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 23-23-10084
НазваниеИзучение молекулярных механизмов ингибирования фибриллообразования белков в присутствии производных уроновых кислот
Руководитель Хайбрахманова Диляра Раисовна,
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" , Республика Татарстан (Татарстан)
Конкурс №76 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-404 - Растворы, расплавы – структура и свойства
Ключевые слова амилоиды, фибриллы, полисахариды, уроновые кислоты, кинетика, механизм фибриллообразования
Код ГРНТИ31.15.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В организме млекопитающих многие белки способны образовывать амилоидные фибриллы, что приводит к их дисфункции и провоцирует развитие различных болезней. Так, ускоренное образование фибрилл Ab-пептида связано с болезнью Альцгеймера. До сих пор ни один препарат, направленный на подавление образования фибрилл не прошел все фазы клинических испытаний. Недавно был открыт ингибирующий эффект природного сахарида бурых водорослей - олигоманнуроната натрия, производного уроновой кислоты, который успешно прошел две фазы клинических испытаний. Несмотря на десяток лет изучения, механизм его действия остается неясным. Ввиду этого задача фундаментального понимания механизмов подавления или промотирования образования фибрилл в присутствии различных углеводов и в частности производных уроновых кислот, является актуальной задачей физической и медицинской химий.
Проект направлен на экспериментальное изучение амилоидообразования альбумина, лизоцима и альфа-синкулеина в присутствии производных уроновой кислоты, в числе которых полимерный альгинат натрия, лактабионовая кислота, глюкуронат натрия и др. Анализ экспериментальных данных, полученных разными методами, позволит установить механизм влияния изучаемых веществ на белки и сделать вывод об эффективности подавления образования амилоидов.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В отчетном периоде было изучено образование фибрилл синуклеина в присутствии лактобионата, глюкуроната и альгината натрия. Было показано, что присутствие низкомолекулярных производных уроновой кислоты даже в больших молярных избытках не приводит к влиянию на процесс фибриллообразования. Добавление же альгината натрия приводит к ускорению роста фибрилл и незначительному сокращению периода индукции. Это, по-видимому, обусловлено ускорением стадии вторичной нуклеации, что даёт основание полагать, что альгинат натрия способен взаимодействовать с фибриллами синуклеина и способствовать процессам вторичной нуклеации. Спектроскопия кругового дихроизма показала, что взаимодействие мономера неупорядоченного белка синуклеина с молекулой альгината натрия приводит к повышению доли бета-структур, что обусловлено предпочтительным связыванием полисахаридной цепи с бета-листами. Это же ранее было показано на примере мономера и фибриллы лизоцима. Подобное взаимодействие означает то, что белок уже изначально содержит большое количество структур, которые легче сшиваются в амилоидные фибриллы. Таким образом, альгинат не может рассматриваться как потенциальный ингибитор амилоидообразования синуклеина. В результате работ по гранту стало возможным сравнить поведение белков разной природы в присутствии производных как низкомолекулярных, так и высокомолекулярных уроновых кислот. Можно сделать вывод о том, что наибольшим потенциалом обладают высокомолекулярные производные – полисахариды. Низкомолекулярные производные уроновой кислоты слабо взаимодействуют с белками или их фибриллами, что приводит к отсутствию влияния на фибриллообразование. Более того, малые молекулы, по-видимому, слабо взаимодействуют и с фибриллой, не могут блокировать центры вторичной нуклеации и за счет этого замедлять рост фибрилл или снижать их выход. Это значит, что потенциальные агенты, которые будут ингибировать или ускорять рост фибрилл нужно искать среди высокомолекулярных соединений. Однако утверждать, что полисахариды обязательно будут являться ингибиторами роста фибрилл однозначно нельзя. Так, на примере синуклеина было показано, что рост фибрилл наоборот ускоряется. Это происходит за счет преимущественного связывания бета-листами цепей полисахарида. Комбинация методов ДСК, спектрофлуориметрии, спектроскопии КД и АСМ позволяет достаточно детально изучить процесс влияния различных веществ на фибриллообразование белков разной природы.
Публикации
1.
Д.Р. Хайбрахманова, П.Р. Кузиванова, Б.Р. Гайнутдинов, Т.И. Магсумов, А.А. Никифорова, И.А. Седов
The Contrasting Effect of Sodium Alginate on Lysozyme and Albumin Denaturation and Fibril Formation
Biophysica, MDPI, Biophysica 2024, 4(4), 651-666 (год публикации - 2024)
10.3390/biophysica4040043
2. Никифорова А.А., И.А. Седов ФИБРИЛЛООБРАЗОВАНИЕ СЫВОРОТОЧНОГО АЛЬБУМИНА В ПРИСУТСТВИИ АНИОННЫХ ПОЛИСАХАРИДОВ Сборник Тезисов Всероссийской с международным участием школыконференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Материалы и технологии XXI века» – Казань.: КФУ, 2024., Сборник Тезисов Всероссийской с международным участием школыконференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Материалы и технологии XXI века» / Отв. ред. А.В. Герасимов. [Электронный ресурс] – Казань.: КФУ, 2024, с.181 (год публикации - 2024)
3.
Хайбрахманова Д.Р., Никифорова А.А., Ли Ц., Седов И.А.
Human Serum Albumin Fibril Formation in the Presence of Ligands with Different Affinity
Russian Journal of General Chemistry, Russian Journal of General Chemistry, 94, 395–405 (2024) (год публикации - 2024)
10.1134/S1070363224020154
4.
А.А. Никифорова, Д.Р. Хайбрахманова, И.А. Седов
Фибриллообразование сывороточных альбуминов в присутствии лигандов с различной аффинностью
Балтийский федеральный университет им. И. Канта, Калининград, Cборник тезисов докладов X юбилейного всероссийского форума молодых исследователей [Электронный ресурс]; Балтийский федеральный университет им. И. Канта. – Электрон. дан. (объем 101 Мб). – Калининград, 2024, c.247 (год публикации - 2024)
10.21603/978-5-8353-3275-5
5. Хайбрахманова Д.Р., Никифорова А.А., Седов И.А. ФИБРИЛЛООБРАЗОВАНИЕ СЫВОРОТОЧНЫХ АЛЬБУМИНОВ В ПРИСУТСТВИИ ЛИГАНДОВ С РАЗЛИЧНОЙ АФФИННОСТЬЮ ХХII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, 7-12 октября, 2024, Федеральная территория «Сириус», Россия. Сборник тезисов докладов в 7 томах. Том 1. — М.: ООО «Буки Веди», 2024, ХХII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, 7-12 октября, 2024, Федеральная территория «Сириус», Россия. Сборник тезисов докладов в 7 томах. Том 1. — М.: ООО «Буки Веди», 2024. – с.213 (год публикации - 2024)
6.
Д.Р. Хайбрахманова, А.А. Никифорова, А.А. Похиленко, И.А. Седов
Effect of Carrageenans on Bovine Serum Albumin Thermal Stability
Russian Journal of General Chemistry, Russ J Gen Chem, 95, 1124–1132 (год публикации - 2025)
10.1134/S1070363225600973
Возможность практического использования результатов
Результаты проекта могут быть использованы как для разработки новых антиамилоидных агентов, так и при разработке новых функциональных материалов, которые состоят из амилоидных фибрилл непатогенных белков.