Опухоль-специфический фолдинг мембранных белков

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-14-00166

НазваниеОпухоль-специфический фолдинг мембранных белков

Руководитель Киямова Рамзия Галлямовна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" , Республика Татарстан (Татарстан)

Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-208 - Молекулярная биология

Ключевые слова мембранные белки, фолдинг, топогенез, опухоль-специфический эпитоп, NaPi2b, моноклональные антитела, липиды, рак яичника

Код ГРНТИ34.15.05

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Поиск специфических мишеней для таргетной противоопухолевой терапии остается приоритетной задачей в современной онкологии. Мембранные белки в силу своей локализации представляют особый интерес для противоопухолевой терапии. Как известно, злокачественная трансформация клеток сопровождается значительными изменениями клеточного микроокружения, включая окислительный стресс, гипоксию, снижение рН среды (Lecoeur et al., 2001; Grill et al., 2016; Christiansen et al., 2014). Эти факторы, наряду с накопленными мутациями, аберрантными модификациями и потерей асимметрии липидов плазматической мембраны, что свойственно опухолевым клеткам, могут значительно влиять на фолдинг и топогенез (пространственное распределение на клеточной мембране) мембранных белков. На данный момент недостаточно информации об особенностях изменения топологии и конформации мембранных белков в опухолевых клетках. Выявление фундаментальных закономерностей фолдинга мембранных белков в условиях измененного микроокружения опухолевых клеток является крайне важным для молекулярной онкологии и позволит разработать новые подходы для таргетной терапии и диагностики конкретных видов опухолей. В рамках этого проекта мы предлагаем новую концепцию образования опухоль-специфических эпитопов мембранных белков в результате аберрантного фолдинга в условиях гипоксии и низкого рН на модели фосфатного транспортера NaPi2b. Натрий–зависимый фосфатный транспортер NaPi2b был идентифицирован в качестве молекулярной мишени для моноклональных антител MX35 (Yin, Kiyamova et al., 2008), которые распознают эпитоп в районе большого экстрамемдранного домена 4 (ЭМД 4). На сегодняшний день гуманизированные версии антител МХ35 – Rebmab200 и XMT-1536 проходят клинические испытания для лечения рака яичника и легкого (Lindegren et al., 2015; Lopes dos Santos et al., 2013; Tolcher et al., 2019). NaPi2b (антиген МХ35) - это мембранный белок, который принимает участие в поддержании фосфатного гомеостаза в организме (Murer et al., 2004). Несмотря на то, что NaPi2b экспрессируется в нормальных тканях, терапевтические антитела MX35 накапливаются, преимущественно, в опухолевых клетках (Rubin et al., 1993; Finstad et al., 1997; Andersson et al., 2009), что позволяет, вкупе с особенностями распознавания NaPi2b моноклональными антителами, предположить наличие опухоль-специфичного эпитопа, конформацию и/или доступность которого может обеспечить только клетка опухоли. В данном проекте мы фокусируемся, прежде всего, на молекулярных механизмах, посредством которых мутации, окислительные (гипоксия) и липидные стрессы (потеря асимметрии липидов), а также посттрансляционные модификации (N-гликозилирование), характерные для клеток опухоли, приводят к аберрантному фолдингу четвертого экстрамембранного домена NaPi2b, вызывая экспонирование криптического или скрытого, потенциального опухоль-специфического эпитопа. Для решения поставленных задач будут привлечены специалисты в области молекулярной биологии, генной инженерии, биоинформатики, биологии липидов и мембранных белков. Будут применены современные методы биоинформатического анализа и молекулярной биологии, включая уникальную технологию Истерн-Вестерн блоттинга для изучения влияния липидов на фолдинг транспортера NaPi2b. Будет использована лазерная сканирующая конфокальная микроскопия и проточная флуориметрия с использованием антител против различных доменов транспортера NaPi2b для изучения доступности потенциального опухоль-ассоциированного эпитопа в клетках опухолевых клеточных линий в условиях, имитирующих опухолевое микроокружение. Для экспрессии фрагментов NaPi2b, будут использованы уникальные штаммы E. coli, способные к N-гликозилированию белков, что позволит очистить гликозилированные фрагменты NaPi2b для структурных исследований методом ядерно-магнитного резонанса. Кроме того, мы планируем разработать систему на основе различных амфипатических сополимеров для выделения мембранных белков в окружении липидов клеточной мембраны, которые могут быть использованы для структурных исследований с помощью криоэлектронной микроскопии. Таким образом, изучение фолдинга мембранного транспортера NaPi2b в условиях злокачественной трансформации приведет к пониманию молекулярных механизмов экспонирования потенциальных опухоль-специфических эпитопов мембранных белков в опухолевых клетках, что может быть в дальнейшем использовано для разработки новых, более специфичных средств диагностики и направленной терапии опухолевых заболеваний.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Киямова Р.Г., Минигулова Л.Ф., Скрипова В.С., Нургалиева А.К., Решетникова Д.Д., Савинская Л.А., Филоненко В.В., Богданов М.В. N-glycosylation status of membrane phosphate transporter NaPi2b is crucial for its epitope recognition by monoclonal antibody in tumour cells ANNALS OF ONCOLOGY, том 31, приложение 5, с. S1227-S1228, аннотация к встрече 34P (год публикации - 2020)
10.1016/j.annonc.2020.08.2193

2. Богданов М.В., Пиршев К., Есилевский С., Рябичко С., Бойко В., Иванченко П., Киямова Р.Г., Гуан З.К., Рамсеер С., Доухан В. Phospholipid distribution in the cytoplasmic membrane of Gram-negative bacteria is highly asymmetric, dynamic, and cell shape-dependent SCIENCE ADVANCES, том 6, выпуск 23, номер статьи eaaz6333 (год публикации - 2020)
10.1126/sciadv.aaz6333

3. Нургалиева А.К., Попов В.Е., Скрипова В.С., Булатова Л.Ф., Савенкова Д.В., Власенкова Р.А., Сафина С.З., Шакирова Э.Ж., Филоненко В.В., Богданов М.В., Киямова Р.Г. Sodium-dependent phosphate transporter NaPi2b as a potential predictive marker for targeted therapy of ovarian cancer Biochemistry and Biophysics Reports, vol.28, 101104 (год публикации - 2021)
10.1016/j.bbrep.2021.101104

4. Булатова Л.Ф., Скрипова В.С., Нургалиева А.К., Решетникова Д.Д., Савенкова Д.В., Богданов М.В., Киямова Р.Г. Structurally constrained tumor-specific epitope within the largest extracellular domain of sodium-dependent phosphate transporter NaPi2b Annals of Oncology, Volume 32, Supplement 5, Pages S368-S369 (год публикации - 2021)
10.1016/j.annonc.2021.08.304

5. Нургалиева А.К., Сафина С.З., Шакирова Э.Ж., Филоненко В.В., Скрипова В.С., Булатова Л.Ф., Савенкова Д.В., Богданов М.В., Киямова Р.Г. Expression of sodium-dependent phosphate transporter NaPi2b is downregulated in malignant ovarian tumors after neoadjuvant chemotherapy Annals of Oncology, VOLUME 32, SUPPLEMENT 6, S1361-S1362 (год публикации - 2021)
10.1016/j.annonc.2021.08.2049

6. Булатова Л.Ф., Савенкова Д.В.,Нургалиева А.К.,Решетникова Д.Д.,Тимонина А.А., Скрипова В.С., Богданов М.В., Киямова Р.Г. Toward a Topology-Based Therapeutic Design of Membrane Proteins: Validation of NaPi2b Topology in Live Ovarian Cancer Cells Frontiers in Molecular Biosciences, Vol. 9, № 895911 (год публикации - 2022)
10.3389/fmolb.2022.895911

7. Коротаева А.В.,Булатова Л.Ф.,Власенкова Р.А.,Киямова Р.Г. Распознавание натрий-зависимого фосфатного транспортера NaPi2b моноклональными антителами в клетках бактерий и эукариот Биотехнология, Том 38, № 5, С. 66-72 (год публикации - 2022)
10.56304/S023427582205009X

8. Балтин М.Е., Сабирова Д.Е., Киселева Е.И., Камалов М.И., Абдуллин Т.И., Петрова Н.В., Ахметов Н.Ф., Саченков О.А., Балтина Т.В., Лавров И.А. Comparison of systemic and localized carrier-mediated delivery of methylprednisolone succinate for treatment of acute spinal cord injury Experimental Brain Research, № 239, С.627-638 (год публикации - 2021)
10.1007/s00221-020-05974-w

9. Власенкова Р.А.,Нургалиева А.К.,Акберова Н.И., Богданов М.В., Киямова Р.Г. Characterization of SLC34A2 as a Potential Prognostic Marker of Oncological Diseases Biomolecules, Т.11, № 1878 (год публикации - 2021)
10.3390/biom11121878

10. Булатова Л.Ф., Савенкова Д.В., Скрипова В.С., Нургалиева А.К., Решетникова Д.Д., Тимонина А.А., Анапина А.Б., Коротаева А.В., Богданов М.В., Киямова Р.Г. Topology of sodium-dependent phosphate transporter NaPi2b in live ovarian cancer cells European journal of clinical investigation, 56ASM-0042 (год публикации - 2022)
10.1111/eci.13796

11. Савенкова Д.В., Булатова Л.В., Козлова А.С., Власенкова Р.А., Акберова Н.И., Решетникова Д.Д., Муслинов С.А., Киямова Р.Г., Богданов М.В. Lipid-assisted folding defines recognition of conformationally exposed cancer specific NaPi2b epitope by monoclonal antibodies in ovarian cancer cells European journal of clinical investigation, 56ASM-0056 (год публикации - 2022)
10.1111/eci.13796

12. Решетникова Д.Д., Булатова Л.Ф., Скрипова В.С., Савенкова Д.В., Нургалиева А.К., Богданов М.В., Киямова Р.Г. Effect of disulﬁde bonds and N-glycosylation on the recognition of the NaPi2b transporter by monoclonal antibodies Annals of Oncology, V 33, S 8, S1408 (год публикации - 2022)
10.1016/j.annonc.2022.09.082

13. Булатова Л.Ф., Скрипова В.С.,Коротаева А.В.,Богданов М.В.,Киямова Р.Г. Распознавание мутантных форм натрий-зависимого фосфатного транспортёра NaPi2b моноклональными антителами в клетках рака яичника Казанский медицинский журнал, Том 103, № 4,С.608-616 (год публикации - 2022)
10.17816/KMJ2022-608

Публикации