Анализ нейропротекторных свойств фармакологических шаперонов глюкоцереброзидазы.

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 17-75-20159

НазваниеАнализ нейропротекторных свойств фармакологических шаперонов глюкоцереброзидазы.

Руководитель Емельянов Антон Константинович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" , Ленинградская обл

Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-402 - Медицинская генетика

Ключевые слова болезнь Паркинсона, болезнь Гоше, нейродегенерация, молекулярное моделирование, молекулярный докинг, нейропротекторы, глюкоцереброзидаза, клеточные культуры, экзосомы, Drosophila melanogaster

Код ГРНТИ34.15.00, 76.03.31, 76.31.35

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Болезнь Паркинсона (БП) – распространенное нейродегенеративное заболевание, которое может носить как спорадический, так и семейный характер. В настоящее время предполагается, что процесс нейродегенерации дофаминергических нейронов черной субстанции мозга человека, характерный для БП, обусловлен накоплением нейротоксичных олигомерных форм белка альфа-синуклеина. Все большее число исследователей считает, что распространение патологических агрегатов между нейронами носит прионоподобный характер. При этом считается, что распространение нейротоксичных форм альфа-синуклеина происходит посредством экстраклеточных везикул 40-120 нм в диаметре, экзосом. В настоящее время нет ни одного терапевтического средства, препятствующего или замедляющего прогрессирование гибели нейронов мозга при БП, или позволяющего проводить профилактику заболевания, что может быть обусловлено отсутствием целостного понимания молекулярных причин развития нейродегенерации. Перспективным представляется подход к поиску нейропротекторных средств для форм БП с известной молекулярной природой. Наиболее распространенной генетической причиной развития БП, известной сегодня, являются мутации в гене лизосомного фермента, глюкоцереброзидазы (GBA), повышающие риск развития БП в 7-8 раз во всех популяциях мира. В гомозиготном состоянии мутации в гене GBA, приводят к развитию наследственного заболевания, относящегося к классу лизосомных болезней накопления, болезни Гоше. Полученные в том числе и нашим коллективом данные позволяют предположить, что наличие мутаций в гене GBA как в гомо- так и в гетерозиготном состоянии приводит к снижению ферментативной активности GBA и накоплению нейротоксичных форм альфа-синуклеина. Использование стратегий, направленных на повышие ферментативной активности GBA рассматривается в качестве перспективного подхода к нейропротекции как при болезни Гоше, так и при БП, ассоциированной с мутациями в гене GBA. Поскольку ряд мутаций в гене GBA расположены вне активного центра фермента, обсуждается, что наиболее эффективными могут оказаться химические соединений проникающие через гематоэнцефалический барьер, селективно связывающиеся с ферментом, способствующие его правильной сборке и транслокации к сайту действия - фармакологические шапероны. Целью настоящего проекта является поиск потенциальных нейропротекторных средств на основе фармакологических шаперонов GBA, направленных на снижение уровня нейродегенерации и препятствование ее развития при БП. В настоящем проекте впервые будет создана полноатомная модель мутантной гликозилированной формы GBA. Методами молекулярного докинга и скрининга будут подобраны аллостерические активаторов GBA, способные стабилизировать конформацию фермента, не влияя на его активный. Оценка эффективности предложенных фармакологических шаперонов будет проведена на нейрональных клеточных культурах, фибробластах человека, несущих мутацию GBA, макрофагах пациентов с БП, имеющих мутации GBA, макрофагах пациентов с болезнью Гоше, а также на модели паркинсонизма на животных (Drosophila melanogaster). В ходе выполнения проекта будет оценена эффективность предложенных фармакологических шаперонов в восстановлении ферментативной активности GBA, оценено количественное увеличение GBA в лизосомах клетки, влияние предложенных соединений на уровень нейротоксичных форм альфа-синуклеина, а также их влияние на способность нейротоксических альфа-синуклеина экзосом индуцировать агрегацию альфа-синуклеина in vitro. Вышеуказанный подход впервые позволит описать молекулярный механизм действия фармакологических шаперонов GBA на основе аллостерических активаторов фермента, а также предложить новые нейропротекторы, которые в будущем могут быть эффективны не только для лечения БП, ассоциированной с мутациями в гене GBA, но также для лечения нейрональных форм болезни Гоше.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Рычков Г.Н., Емельянов А.К., Пчелина С.Н. Potential binding site of two noninhibitory chaperons of human glucocerebrosidase FEBS Open Bio (год публикации - 2018)

2. М. Николаев, А. Копытова, К. Сенкевич, А. Емельянов, Г. Байдакова, Е. Захарова, Г. Салогуб, С. Пчелина Lysosphingolipids accumulation in macrophage model of Gaucher disease Mov Disorders, 33 (suppl 2) (год публикации - 2018)

3. К. Сенкевич, А. Емельянов, М. Николаев, Т. Усенко, А. Безрукова, И. Милюхина, А. Копытова, А. Тимофеева, А. Якимовский, С. Пчелина Frequency of the LRRK2 and GBA mutations in Russian population with Parkinson’s disease Movement Disorders, 33 (suppl 2) (год публикации - 2018)

4. Емельянов А.К., Штам Т.А., Гараева Л. А., Камышинский Р.А, Милюхина И.В., Кудреватых А.В., Гаврилов Г.В., Верлов Н.А., Варфоломеева Е.Ю., Волницкий А. В., Пчелина С.Н. Extracellular vesicles from CSF in Parkinson's disease: characterization and effect on the glioma cells proliferation. FEBS Open Bio (год публикации - 2019)

5. Чеблоков А.А., Рычков Г.Н. Dynamic characteristics of totally glycosylated human glucocerebrosidase carring N370S substitution Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2019)

6. Емельянов А.К., Штам Т.А., Камышинский Р.А., Гараева Л.А., Верлов Н.А., Милюхина И.В., Кудреватых А.В., Гаврилов Г. В., Пчелина С.Н. Cryo-electron microscopy of extracellular vesicles from cerebrospinal fluid Journal of extracelular vesicles (год публикации - 2019)

7. Копытова А.Э., Николаев М.А., Сенкевич К.А., Байдакова Г.В., Милюхина И.В., Захарова Е.Ю., Пчелина С.Н. Ambroxol treatment of primary macrophages derived from patients with GBA-associated Parkinson’s disease Movement Disorders, Vol. 34: Suppl S2. S483 (год публикации - 2019)

8. Сенкевич К.А., Копытова А.Э., Усенко Т.С., Емельянов А.К., Пчелина. С.Н. Болезнь Паркинсона, ассоциированная с мутациями в гене GBA: молекулярные аспекты и возможные подходы к лечению Acta Naturae (год публикации - 2020)

9. Копытова А.Э., Николаев М.А., Байдакова Г.В., Сенкевич К.А., Богданова Д.А., Большокава О.И., Милюхина И.В., Безруких В.А., Салогуб Г.Н., Саранцева С.В., Усенко Т.С., Захарова Е.Ю., Пчелина С.Н., Емельянов А.К., Ambroxol increases glucocerebrosidase (GCase) activity and restores GCase translocation in primary patient-derived macrophages in Gaucher disease and Parkinsonism. Parkinsonism & Related Disorders (год публикации - 2020)

10. Емельянов А.К., Штам Т.А., Камышинский Р.А., Гараева Л.А., Верлов Н.А., Милюхина И.В., Кудреватых А.В., Гаврилов Г.В., Пчелина С.Н. Cryo-electron microscopy of extracellular vesicles from cerebrospinal fluid PLoS ONE, 15(1): e0227949 (год публикации - 2020)
10.1371/journal.pone.0227949

11. Емельянов А.К., Усенко Т.С., Кристелл Тессод, Сенкевич К.А., Николаев М.А., Милюхина И.В., Копытова А.Э., Тимофеева А.А., Якимовсткий А.Ф., Сьюзен Лезаж, Алексис Брайс, Пчелина С.Н. Analysis of genetic variability in Parkinson’s disease in Russia Neurobiology of Aging (год публикации - 2018)

12. Т.А. Штам, Р.Б. Самсонов, А.В. Волницкий, Р.А. Камышинский, Н.А. Верлов, М.С. Князева, Е.А. Коробкина, А.С. Орехов, А.Л. Васильев, А.Л. Коневега, А.В. Малек СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ВЫДЕЛЕНИЯ ВНЕКЛЕТОЧНЫХ МИКРОВЕЗИКУЛ ИЗ КУЛЬТУРАЛЬНОЙ СРЕДЫ Биомедицинская химия, том 64, вып. 1, с. 23-30 (год публикации - 2018)
10.18097/PBMC20186401023

13. Николаев М.А., Копытова А.Э., Байдакова Г.В., Емельянов А.К., Салогуб Г.Н., Сенкевич К.А., Усенко Т.С., Беркович О.А., Захарова Е.Ю., Пчелина С.Н. Макрофаги периферической крови человека, как модель изучения дисфункции глюкоцереброзидазы. Цитология (год публикации - 2018)

Публикации