Поиск модуляторов активности шаперона Hsp70 и глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназы при помощи методов молекулярного моделирования

• Автор: Черноризов, Кирилл Александрович
• Шифр специальности: 03.01.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ______________________________________________________________________________________:А:

1.1 Шаперон Ньр70

1.1.1 СТРОЕНИЕ ШАПЕРОНАН5Р70

1.1.2 ЦИКЛ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ Н5Р70

1.1.3 Взаимодействие Нбр70 с факторами обмена нуклеотида

1.1.4 Прочие функции Нзр70 и роль шаперонов в апоптотических процессах

1.1.5 Нзр70 и иммунная система

1.1.6 Модуляция шаперонной активности

1.1.7 Обзор трехмерных структур Нвр70
1.2 ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-З-ФОСФАТ ДЕГИДРОГЕНАЗА
1.2.1 Строение глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназы и механизм ферментативной реакции
1.2.2 Функции глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназы
1.2.3 Стратегии модуляции функционирования глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназы
1.2.4 Обзор трехмерных структур глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназы
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Методики молекулярного моделирования
2.1.1 Симуляция молекулярной динамики
2.1.2 Молекулярный докинг и скрининг
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 ПОИСК ИНГИБИТОРА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЬР70 С ФАКТОРОМ НУКЛЕОТИДНОГО ОБМЕНА
3.1.1 Моделирование структуры АТФазного домена Нбр70 человека
3.1.2 Скрининг баз данных низкомолекулярных соединений
3.2 Моделирование полноразмерной трехмерной структуры Нбр70
3.2.1 Модель нНбр70, построенная по гомологии со структурами 1У1)Л/ и юкг
3.2.2 КОНСТРУИРОВАНИЕ нНбр70 С А5ВО, построенным по ШАБЛОНАМ 11Ю0 И 2Р32
3.2.2.1 ИНзр70 с а-субдоменом БВО, построенным на основании структуры 11Ю0
3.2.2.2 бНБр70 с а-субдоменом БВР, построенным на основании структуры 2Р32
3.3 Изучение междоменных взаимодействий нНбр70
3.3.1 Зона контакта АТ Фазного и субстрат-связывающего доменов
3.3.2 Симуляция раздвижения субдоменов 1 и II
3.4 Моделирование глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназы с ковалентно модицифированным
Суб149
3.4.1 Алгоритм конструирования ковалентно модифицированной глицеральдегид-3-фосфат
ДЕГИДРОГЕНАЗЫ
3.4.2 Проверка алгоритма на модели тиоэфирного интермедиата
3.5 Поиск ковалентных ингибиторов глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназы //у иисо
3.6 Экспериментальная проверка потенциальных 5Н-ингибиторов глицеральдегид-3-фосфат
ДЕГИДРОГЕНАЗЫ
3.6.1 Изучение ингибирующего действия Є5Н и КІАС на каталитическую активность глицеральдегид-3-
ФОСФАТ ДЕГИДРОГЕНАЗЫ
3.6.2 Селективное ингибирование глицеральдегид-з-фосфат дегидрогеназы сперматозоидов
4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Список использованных сокращений
Hsp70 - Heat Shock Protein, белок теплового шока. Цифровой индекс после аббревиатуры Hsp обозначает молекулярную массу белка в килодальтонах (кДа);
Hsc70 - Heat Shock Cognate - форма Hsp70, постоянно синтезирующаяся в клетке;
ГАФД, GAPD1J - глицеральдегид-3-фосфаі дегидрогеназа;
HSF — Heat Shock Factor, фактор теплового шока;
NK-клстки - Natural Killer cells, натуральные киллеры;
SBD - Substrate Binding Domain, субстраг-связывающий домен;
PDB - Protein Data Bank;
NEF - Nucleotide Exchange Factor, фактор нуклеотидного обмена; a.o. — аминокислотный остаток;
РСА - Рентгено-структурный анализ;
ATPase - АТФазиый домен;
МД - молекулярная динамика;
RMSD - Root Mean Square Deviation, корень из среднего квадратичного отклонения;
RMSF - Root Mean Square Fluctuation, корень из средней квадратичной флуктуации;
VdW - Ван-дер-Ваальсовьт взаимодействия;
SMD — Steered Molecular Dynamics, управляемая молекулярная динамика;
GSH - Н-(фенилацетил)-глутатион;
NAC - Ы-(феноксиацетил)-Ь-цистеин;
NMC - Н-((Д)-манделил)-(8)-цистеин.
называемые «тельца включения», размеры которых со временем увеличиваются. В конечном итоге патология приводит к смерти стриарных и кортикальных нейронов, однако вопрос о связи телец включения со смергыо клеток на данный момент является

спорным.
Тельца включения образуются благодаря активности трансглутаминазы, которая сшивает полиглутамшювый хвост мутантного хантингтина с пептидами, содержащими лизины. Трансглугаминаза - кальций-зависимый фермент, катализирующий реакцию ацильного переноса между у-карбоксиамидной группой белкового глутамата и е-аминогруппой белкового лизина. Из 26 лизннов в ГАФД амшюдонорами для трансглутаминазы являются три: Lysl91, Lys268 и Lys331. В результате реакции получается ковалентно сшитый белковый полимер, устойчивый к химическим и ферментативным атакам 75. Касательно образования телец включения существуют три версии:
1) образование гелец включения патогенно для клетки;
2) образование телец включения случайно;
3) образование телец включения полезно для клетки.
В норме длина полиглутаминового хвоста хантингтина составляет 17 а.о. (Q17). Эксперименты по искусственному удлинению polyQ-хвостов, показали, что с их удлинением повышается риск смерти нейрона. Критическим для развития нейродегенерации размером хвоста был Q35, - более длинные последовательности (исследователи изучили варианты Q47, Q72 и Q103) однозначно приводили к образованию телец включения и развитию нейродегенерацин. Если бы нейроны умирали от телец включения, то наблюдалась бы корреляция между увеличением их размера и риском смерти, однако такой связи нет; риск смерти с размером телец не увеличивается. Клетки, в которых формировались тельца включения, жили дольше по сравнению с теми, где уровень экспрессии polyQ-хантингтина был таким же, но телец не образовывалось. Сегодня набирает популярность точка зрения, согласно которой токсичным является не агрегированный, а диффундироваиный в среде polyQ-хаптингтин. Его агрегация в тельца включения - лишь защитный механизм 76.
Противоположное ГАФД действие оказывает белок SUMO (Small Ubiquitin-like Modifier), который стабилизирует патогенный фрагмент хантингтина, лишая его