Исследование структуры и динамики каналообразующего антибиотика зервамицина-IIB в мембрано-моделирующих средах методом спектроскопии ЯМР

Исследование структуры и динамики каналообразующего антибиотика зервамицина-IIB в мембрано-моделирующих средах методом спектроскопии ЯМР

Автор: Шенкарев, Захар Олегович

Шифр специальности: 03.00.02

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2005

Место защиты: Москва

Количество страниц: 118 с. ил.

Артикул: 2869203

Автор: Шенкарев, Захар Олегович

Стоимость: 250 руб.

Оглавление
Список использованных сокращений
Введение
ЧАСТЬ I. Обзор литературы Пептаиболы как мембраноактивные антимикробные пептиды.
1 Мембраноактивные антимикробные пептиды
1.1 Спектр активности и специфичность действия АП.
1.2 Структура АП и модели их мембранной активности.
1.3 Структурнофункциональные зависимости на примере аспиральных АП
1.4 Перспективы использования АП
2 Пептаиболы структура, механизмы биосинтеза и биологическая активность
2.1 Структуры пептаиболов и их классификация.
2.2 Биосин гез пептаиболов.
2.3 Биологическая активность пептаиболов
2.3.1 Активность прогав бактерий и паразитов
2.3.2 Активность против грибов, роль в защите растений
2.3.3 Активность против клеток животных и митохондрий.
2.3.4 Факторы, определяющие активность, связь с образованием каналов в
модельных мембранах.
2.4 Пространственная структура пептаиболов.
2.4.1 Элементы вторичной структуры, встречающиеся в пептаиболах.
2.4.2 Роль остатка и другие струкгурные факторы, отвечающие за активность
пептаиболов.
2.4.3 Струкгура и динамика длинных пептаиболов аламетицин, хрнсоспермин и
трихотокенн.
2.4.4 Структура и динамика коротких пептаиболов зервамнцин, антиамебин,
цефаибол, амиуллоспорнн и харзнанин.
2.4.5 Структуры пептаиболов в рамках модели
3 Взаимодействие пептаиболов с модельными мембранами.
3.1 Структурные исследования взаимодействия пептаиболов с мембранами
3.1.1 Начальное связывание длинных пептаиболов с бислойными мембранами
3.1.2 Положение спирали длинных пептаиболов относительно мембраны
3.1.3 Моделирование структуры аламетицина в мембране
3.1.4 Механизм перехода в ТМ состояние и наблюдение пор в мембранах
3.1.5 Влияние состава бислойной мембраны и трансмембранного потенциала
3.1.6 Структурные исследования взаимодействия коротких пептаиболов с
модельными мембранами.
3.2 Свойства каналов пептаиболов и модели их устройства
3.2.1 Потенциалзависимая и потенциатнезависимая проводимость пептаиболов
в плоских мембранах.л
3.2.2 Система уровней проводимости пептаиболов
3.2.3 Селективность каналов пептаиболов.
3.2.4 Каналы пептаиболов в везикулах и целых клетках
3.2.5 Модели каналов пептаиболов
ЧАСТЬ II. Экспериментальные исследования.
4 Материалы и методы.
4.1 Исследование структуры vII в органических растворителях
4.1.1 Приготовление образцов, ЯМРспектроскопня и отнесение сигналов
4.1.2 Расчет пространегвснной структуры и энергетическая минимизация
4.2 Исследование ,3С5Ымеченого vII в метаноле.
4.2.1 Приготовление образцов, ЯМРспектроскопия, отнесение сигналов и
определение степени включения меток
4.2.2 Исследование взаимодействия пептида с растворителем и прямое
наблюдение системы водородных связей.
4.2.3 Уточнение пространственной структуры vII в метаноле.
4.3 Исследование спинмеченых аналогов зервамицина в метаноле.
4.3.1 Приготовление образцов и ЯМРспектроскопия
4.3.2 Измерение расстояний протон спиновая метка.
4.4 Исследование структуры vII в растворе мицелл
4.4.1 Приготовление образцов, ЯМРспектроскопия и отнесение сигналов
4.4.2 Расчет пространственной структуры и определение положения пептида
относительно поверхности мицеллы.
4.5 Подготовка рисунков, депонирование экспериментальных данных и полученных
структур.
5 . Результаты и обсуждения.
5.1 Исследование структуры vII в органических растворителях.
5.2 Исследование ,3СЫмеченого vII в метаноле
5.2.1 ЯМРхарактеризация СН.меченого vII, определение степени
включения изотопных меток и отнесение метальных групп остатков i.
5.2.2 Прямое наблюдение системы водородных связей в ,3Смеченом vII
в метаноле.
5.2.3 Сила водородных связей в спирали vII, связь с динамическим
поведением пептида.
5.2.4 Уточнение структуры vII в метаноле
5.2.5 Взаимодействие и СОгрупп основной цепи vII с растворителем.
5.3 Исследование спинмеченых аналогов зервамицина в метаноле.
5.3.1 Мсжмолскулярныс взаимодействия в vII и спинмеченых аналогах
5.3.2 Измерение расстояний протон спиновая мегка в спинмеченых аналогах vII.
5.4 Исследование структуры vII в растворе мицелл
5.4.1 Стехиометрия комплекса vII мицелла
5.4.2 Структура vII в растворе мицелл.
5.4.3 Положение молекулы vII относительно поверхности мицеллы.
5.5 Модель действия vII.
5.5.1 Потенциалзависимая активация каналов зервамицина.
5.5.2 Ассиметрия вольтамперной характеристики vII.
5.5.3 Потенциалнезависимое поведение vII.
5.5.4 Структура каналов зервамицина.
5.5.5 Селективность каналов зервамицина.
Заключение
Выводы.
Благодарности
Использованная литература
Список использованных сокращений
ЛИ, антимикробные пептиды
, каналообразующие пептиды
модель, модель связки мономеров ГМ, трансмембранный
I, минимальная концентрация ингибирования
НС, концентрация необходимая для достижения активности
РСА, рентгеноструктурный анализ КД, круговой дихроизм
ОКД, ориентированный круговой дихроизм
ИК, инфракрасная спектроскопия
СР, Рамановская спектроскопия ЯМР, ядерный магнитный резонанс ЭПР, электронный парамагнитный резонанс
ЯЭО, ядерный эффект Оверхаузера КССВ, константа спинсиинового взаимодействия
, метод МонтеКарло
МД, метод молекулярной динамики МНР, потенциал молекулярной гидрофобностн
1, одномерный
2, двумерный
3, трехмерный мд, миллионная доля , среднеквадратичное отклонение I, индекс химического сдвига
, Кембриджская структурная база данных
, база данных структур белков , Нернбосомальная пептидная синтетаза i, ааминоизомасляная кислота Нур, 4трансгидроксипролин О Iv, изовалин аэтил аланин i, фенилаланннол
VII, валинол
i, гриптофанол
i, ленцинол
1, нзолейцннол
, фосфатиднлхолнн
, фосфатидилэтаноламнн
, фосфатидилсерин
, фосфатиднлглицерол
еРС, яичный фосфатнднлхолии
, холестерин
, липополисахарид
, сфингомнелин
, кардиолипнн
i0, дикаприилРС
iРС, дилаурилРС
i РС, димнристоилРС
iРС, дипальмитоилРС
iРС, дистериоилРС
i, диолеилРС
iОРС, дитетрадсцилРС
РОРС С , пальмитоилолеилРС
i СНРС, дифнтаноилРС
iРЕ, диоленлРЕ
i, дноленл
i, диэруконлРС
V, маленькие моноламелярные липосомы
V, большие моноламелярные липосомы
, бимолекулярная липидная мембрана
, карбоксифлуоресцин
ТФЕ 2,2,2трифторэтаиол
, додецнлфосфохолин
, доденилсульфат натрия
ККМ критическая концентрация м и цел лообразо ван и я.
5Доксилстеариновая кислота,
4 диметило ксазол иди оксил стеариновая кислота
Доксилстеарнновая кислота,
4,4диметнлоксазолидннЫоксил стеариновая кислота
, отношение суммарной концентрации пептида к концентрации липида мольмоль
, отношение концентрации
мсмбраиосвязаниого пептида к концентрации липида мольмоль
, критическое значение при котором начинается кооперативный переход мембраносвязанных пептидов в ТМ состояние
, концентрация свободного пептида
, отношение суммарной концентрации пептида к концентрации детергента
, отношение концентрации детергента к концентрации липида мольмоль
Введение
Актуальность


Результаты проведенных исследований, несомненно, будут полезши при дизайне новых или модификации природных антибиотических агентов, задаче, которая приобрела особую важность в последнее время в связи с распространением патогенных микроорганизмов, резистентных к классическим антибиотикам. Результаты представленного исследования открывают путь к пониманию работы ионных каналов на молекулярном уровне. ЧАСТЬ I. Мембраноактивные антимикробные пептиды. Высшие эукариотические организмы живут, в общем, в гармонии с окружающим их множеством патогенных бактерий и микроорганизмов. Роговая оболочка глаза животных почти всегда инфекционно чиста насекомые выживают без лимфоцитов и антител а зерна растений прорастают в земле, богатой почвенными микробами. Все это происходит благодаря специальным агентам антимикробным пептидам АП, которые высшие организмы производят для защиты от патогенов . АП обладают широким спектром действия и составляют основу, так называемого, врожденного иммунитета ,,. При выборе мишени для действия этих пептидов природа, видимо, руководствовалась следующими принципами . Очевидно, что всем этим требованиям удовлетворяет липидная клеточная мембрана, она имеет фундаментально различное строение у прокариотической и эукариотической клетки и эти различия тесно связаны с целым комплексом жизненно важных клеточных процессов, таких как преобразование энергии, дыхание, передача сигналов и веществ наружу и внутрь клетки. Действительно, современные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что антибиотическое действие большинства АП сопряжено не с какимилибо специфическими лигандрецепторными взаимодействиями, а связано с неспецифическим разрушающим действием на мембраны клетокмишеней. Эти данные включают в себя усиление проводимости мембраны в присутствии АП, наблюдаемое на модельных плоских мембранах и в везикулярных системах ,, а также прямое наблюдение изменения морфологии клеток при действии на них микромолярных концентрации АП 8,,. Но наиболее убедительно отсутствие специфических лигандрецепторных взаимодействий было продемонстрировано на примере синтетических аналогов натуральных АП. Более того, используя простые представления об интегральных структурных показателях, таких как амфифилыюсть, гидрофобность и общий заряд молекулы, было создано v большое количество АП, обладающих свойствами природных пептидов, но часто содержащих нестандартные р, аминокислотные остатки . Спектр активности и специфичность действия АП. Выбор липидных мембран в качестве мишеней для АП обуславливает одновременно как сильные, так и слабые стороны их действия широкий спектр активности и вместе с тем низкую специфичность. Многие АП демонстрируют одновременно антимикробную, фунгицидную, противовирусную, противоопухолевую, иммуномодулирующую и цитотоксическую активности . Причем, если антимикробная активность наблюдается в микромолярном диапазоне концентраций, то цитотоксическая активность против здоровых клеток млекопитающих например, эритроцитов наблюдается в диапазоне сотни микромоль миллимоли ,,. Приведем несколько примеров магаинины ii, аспиральные пептиды из кожи африканской лягушки X vi, ингибируют рост бактерий, грибов и простейших с I в диапазоне 4 мкМ, в то время как для лизиса эритроцитов млекопитающих необходима концентрация более 0 мкМ ,,. Циклические рструктурные пептиды из растений семейств Vii и i, циклотиды i, имеют I но отношению к некоторым бактериям в диапазоне 0. М, а ЕС лизиса эритроцитов млекопитающих для циклотидов равна 0 мкМ . М, а значительная гемолитическая активность наблюдается только при концентрации мкМ ,. Пептаибол аламстицинШЗО , спиральный пептид, выделенный из гриба i vii имеет МС по отношению к патогенным микроорганизмам класса i включая микоплазмы и спироплазмы в диапазоне 0. М. В то время как ЕС гемолитической активности достигается при концентрации мкМ, а для полного лизиса эритроцитов необходима концентрация 0 мкМ 8,. Наиболее активные из синтетических v пептидов имеют I по отношению к некоторым патогенным бактериям в диапазоне 1 мкМ, а гемолитическая активность наблюдается при концентрации 0 мкМ . Во многих случаях, АП синтезируются организмами в виде смеси как гомологичных, так и структурно различных молекул , что позволяет обойти проблему низкой специфичности отдельных пептидов.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.205, запросов: 145