Молекулярные механизмы действия метаболитов кинуренинового пути обмена триптофана на глютаматергическую и холинергическую системы нейротрансмиссии у мутантов дрозофилы

• Автор: Журавлев, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 03.03.01, 03.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 212 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. РОЛЬ КИНУРЕНИНОВ В РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЦНС
1.1.1 .Кинурениновый путь обмена триптофана
1.1.2. Кинурениновые мутанты дрозофилы и пчелы, их физиологические и поведенческие особенности
1.1.3. Влияние продуктов КИОТ на нейрофизиологические процессы в ЦНС насекомых
1.1.4. Молекулярные механизмы действия кинурениновых продуктов
1.2. ГЛУТАМАТЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА НЕЙРОТРАНСМИССИИ У МЛЕКОПИТАЮЩИХ И ДРОЗОФИЛЫ
1.2.1. Роль глутаматергической системы нейротрансмиссии в ЦНС
1.2.2. Структура и механизмы функционирования Ю1и13
1.2.3. Локализация и функции 01иЛ в мозге дрозофилы
1.2.4. Ю1иЫ -зависимые каскады внутриклеточной сигнализации
1.2.5. Дисфункция глутаматергической системы как причина развития
нейродегенеративных патологий
1.3. АЦЕТИЛХОЛИНЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА НЕЙРОТРАНСМИССИИ В ЦНС МЛЕКОПИТАЮЩИХ И ДРОЗОФИЛЫ
1.3.1 Функциональная роль ацетилхолинергической системы в ЦНС
1.3.2. Структура и механизмы функционирования пАСЫЗ
1.3.3. Локализация и функции АСЫЗ в мозге дрозофилы
1.4. ПАМЯТЬ И ОБУЧЕНИЕ У ДРОЗОФИЛЫ
1.4.1. Генетическая основа процессов обучения и памяти у О. те1апоа$1ег
1.4.2. Роль СЯЕВ-зависимых сигнальных каскадов в формировании долговременной памяти

1.4.3. Структуры мозга дрозофилы, ответственные за обучение и память
1.4.4. Влияние продуктов КПОТ на процессы обучения и памяти у дрозофилы
1.5. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА ПРЕДСКАЗАНИЯ НЕЙРОАКТИВНЫХ СВОЙСТВ КИНУРЕНИНОВЫХ ПРОДУКТОВ
1.5.1. Компьютерное моделирование биомолекулярных структур
1.5.2. Физическая природа стэкинг-связи, методы квантовохимических расчетов ее энергии и геометрии
1.5.3. Моделирование трехмерной структуры рецепторных субъединиц и лиганд-рецепторных комплексов
1.6. СВЯЗЬ НАСТОЯЩЕГО ИССЛЕДОВАНИЯ С ОБСУЖДАЕМОЙ
ПРОБЛЕМОЙ
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. МАТЕРИАЛЫ
2.1.1. Реактивы и расходные материалы
2.1.2. Линии дрозофил
2.2.МЕТОД Ы
2.2.1. Выделение РНК, проведение реакции обратной транскрипции и полимеразной цепной реакции с детекцией в режиме реального времени
2.2.2. Выработка долговременной памяти у самцов дрозофил путем условно-рефлекторного подавления ухаживания
2.2.3. Анализ распределения белков в мозге дрозофилы методом лазерной конфокальной микроскопии
2.2.4. Вестерн-блот анализ белков в тканях голов дрозофил
2.2.5. Компьютерное моделирование трехмерной структуры белка, квантовохимические расчеты модельных димеров и компьютерный докинг лигандов в
связывающие сайты рецепторов
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1 АНАЛИЗ УРОВНЯ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ СУБЪЕДИНИЦЫ NR1 NMDA-РЕЦЕПТОРА (DNR1), СУБЪЕДИНИЦ НИКОТИНОВОГО АЦЕТИЛХОЛИНОВОЕО РЕЦЕПТОРА (DA7, DA3) И LIM-КИНАЗЫ
(DLIMK1) В ТКАНЯХ ГОЛОВ ДРОЗОФИЛ
3.2. КВАНТОВОХИМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ СТЭКИНГ-СВЯЗИ В АРОМАТИЧЕСКИХ ДИМЕРАХ
3.2.1. Модельные системы для расчета стэкинг-связи
3.2.2. Оптимальная геометрия и энергия KYNA в комплексе с фрагментами ароматических аминокислот: бензолом, фенолом, имидазолом и индолом
3.2.3. Поверхность потенциальной энергии KYNA в комплексе с ароматическими остатками
3.3. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КИНУРЕНОВОЙ КИСЛОТЫ С IGLUR
3.4. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ, КСАНТУРЕНОВОЙ КИСЛОТЫ, АНТРАНИЛОВОЙ КИСЛОТЫ, КИНУРЕНИНА И 3-ГИДРОКСИКИНУРЕНИНА С IGLUR
3.5. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ KYNA С НИКОТИНОВЫМИ АЦЕТИЛХОЛИНОВЫМИ РЕЦЕПТОРАМИ
МЛЕКОПИТАЮЩИХ И ДРОЗОФИЛЫ
3.6 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ PCREB В МОЗГЕ КИНУРЕНИНОВЫХ МУТАНТОВ ДО И ПОСЛЕ ФОРМИРОВАНИЯ ДОЛГОВРЕМЕННОЙ ПАМЯТИ ПРИ
УСЛОВНО-РЕФЛЕКТОРНОМ ПОДАВЛЕНИИ УХАЖИВАНИЯ
3.7.РАСПРЕДЕЛЕНИЕ LIMK1 И Р-КОФИЛИНА В МОЗГЕ
ДРОЗОФИЛЫ
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1.ВЛИЯНИЕ КИНУРЕНИНОВЫХ МЕТАБОЛИТОВ НА УРОВЕНЬ ЭКСПРЕССИИ РЕЦЕПТОРНЫХ ГЕНОВ И DLIMK1
4.2.ПРОСТЕЙШИЕ МОДЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ
КВАНТОВОХИМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ЭНЕРГИИ СТЭКИНГ-СВЯЗИ

продуцируемая KYNA подавляет эпилептоидную активность в срезах гиппокампа крыс, опосредованную активацией NMDAR (Scharfman et al., 1999). DCKA и ряд других гапогенпроизводных KYNA демонстрируют повышенное сродство к iGluR. Так, 51-7C1-KYNA проявляет выраженное сродство к глициновому сайту NR1: 1С50 = 32нМ, для иных сайтов возбуждающих аминокислот IC50 > 100 мкМ. Галогенирование KYNA в положениях 1 и 6 приводит к созданию антагонистов, специфичных в отношении не-NMDAR, а производные, галогенированные в положении 8, не оказывают действия на рецепторы глутамата (Leeson et ai., 199!). 51-7Br~ KYNA является наиболее специфичным антагонистом NR1: 1С50 29 нМ (Foster et al, 1992). бОН-KYNA обладает меньшим сродством к NMDAR по сравнению с KYNA: IC50 = 136 и 59 мкМ соответственно, однако демонстрирует большую специфичность к AMPAR: IC50 = 22 и 172 мкм соответственно (Weber et al., 2001). Препараты на основе KYNA не обладают побочным действием, как показывает их тестирование на модельных животных (Danysz and Parsons, 1998). Это обусловливает важность изучения механизмов связывания с iGluR KYNA и ее структурных аналогов, что позволит создать на их основе новые высокоспецифичные препараты с направленным терапевтическим действием.
Структура mGluR, как первичная, так и трехмерная, существенно отличается от таковой у iGluR. По данным выравнивания белковых последовательностей (Clustal X), у АК остатков IGluR как крысы, так и дрозофилы в области связывающего сайта отсутствует гомология с mGluR. Это, впрочем, не исключает возможности для продуктов КПОТ оказывать модулирующее воздействие на mGluR позвоночных и беспозвоночных, что может быть предметом дальнейших исследований.
1.2.3. Локализация и функции GluR в мозге дрозофилы
У D. melanogaster к 2000 г. было выявлено 2 гена NMDAR, 3 гена