Линькова пинеалон

Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПЕПТИДНОЙ
РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИЙ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА
ПРИ СТАРЕНИИ
Линькова Н.С., Умнов Р.С., Гутоп Е.О.
Характеристика пептида пинелона (Т-33)
Структурная формула: Glu-Asp-Arg (L-глутамил-L-аспартил-L-аргинат)
Масса молекулы 0,418 кДа
Суммарный заряд -1
Индекс гидрофобности -11.5
Европейский патент
Khavinson V.Kh., Grigoriev E.I., Malinin
V.V., Ryzhak G.A.
Peptide
substance
stimulating
regeneration of central nervous system
neurons, pharmaceutical
composition on its base, and the method
of its application // European patent. ЕР
2024388. 2009.
- атом азота
- атом кислорода
- атом углерода
Нейропротекторная активность
пинелона у людей разного возраста
Влияние пинелона на показатели памяти
у мужчин пожилого возраста
* - p<0,05 - по сравнению с соответствующим контролем
Влияние пинеалона на физическую
работоспособность спорстменов
* - p<0,05 - по сравнению с соответствующим контролем
Влияние пинеалона на интеллектуальную
работоспособность спортсментов
* - p<0,05 - по сравнению с соответствующим контролем
Влияние пинеалона на экспрессию генов
у спортсменов
PPARA и PPARG – гены, усиливающие окислительную способность скелетных
мышц
HSPA1A – ген, кодирующий выработку белка теплового шока 70 кДа
(антистрессорная активность)
* - p<0,05 - по сравнению с соответствующим контролем
Молекулярный механизм
нейропротекторного действия пинелона
Пептидная регуляция экспрессии сигнальных
молекул в диссоцированных культурах клеток
коры головного мозга
Влияние пептидов на экспрессию р53 в
диссоцированных культурах клеток коры головного
мозга
* - p<0,05 - по сравнению с контролем
Влияние пептидов на экспрессию Ki67 в
диссоциированных культурах клеток коры
головного мозга
"молодые"
культуры
3
*
Площадь экспресии Ki67, %
*
"старые"
культуры
2.5
**
2
**
1.5
1
0.5
0
контроль
пинеалон
* - p<0,05 - по сравнению с контролем
везуген
кортексин
Экспрессия Ki67 в диссоциированных культурах
клеток коры головного мозга при их старении
контроль
везуген, 20 нг/мл
иммуноцитохимия, х200
Влияние пептидов на экспрессию серотонина в
диссоциированных культурах клеток коры
головного мозга
Площадь экспресии серотонина, %
4
*
3.5
*
"молодые"
культуры
3
"старые"
культуры
*
2.5
2
**
1.5
1
0.5
0
контроль
пинеалон
* - p<0,05 - по сравнению с контролем
везуген
кортексин
Экспрессия серотонина в диссоциированных
культурах клеток коры головного мозга
контроль
пинеалон, 20 нг/мл
иммуноцитохимия, х200
В диссоциированных культурах клеток пептиды не влияли на синтез
кальмодулина и виментина
Молекулярный механизм
нейропротекторного действия пинелона
Пептидная регуляция экспрессии сигнальных
молекул в органотипических культурах клеток
коры головного мозга
Площадь экспресии Ki67, %
Влияние пептидов на экспрессию Ki67 в
органотипических культурах клеток коры головного
мозга
0.02
0.018
0.016
0.014
0.012
0.01
0.008
0.006
0.004
0.002
0
**
"молодые"
культуры
"старые"
культуры
**
*
*
*
*
контроль кортексин кортексин кортексин пинеалон пинеалон 1 пинеалон
10 нг/мл 20 нг/мл 50 нг/мл 0,05 нг/мл нг/мл
10 нг/мл
*- p<0,05 - по сравнению с контролем «молодые» культуры
** - p<0,05 - по сравнению с контролем «старые» культуры
Площадь экспрессии кальмодулина, %
Влияние пептидов на экспрессию кальмодулина в
органотипических культурах клеток коры головного
мозга
0.035
*
"молодые"
культуры
0.03
0.025
"старые"
культуры
0.02
**
0.015
**
0.01
0.005
0
контроль
пинеалон
кортексин
*- p<0,05 - по сравнению с контролем «молодые» культуры
** - p<0,05 - по сравнению с контролем «старые» культуры
Площадь экспрессии серотонина, %
Влияние пептидов на экспрессию серотонина в
органотипических культурах клеток коры головного
мозга
0.009
*
"молодые"
культуры
0.008
0.007
*
"старые"
культуры
0.006
0.005
0.004
**
0.003
0.002
0.001
0
контроль
пинеалон
*- p<0,05 - по сравнению с контролем «молодые» культуры
** - p<0,05 - по сравнению с контролем «старые» культуры
кортексин
Площадь экспрессии виментина, %
Влияние пептидов на экспрессию виментина в
органотипических культурах клеток коры головного
мозга
0.02
**
0.018
"молодые"
культуры
0.016
0.014
"старые"
культуры
0.012
0.01
0.008
0.006
*
*
0.004
0.002
0
контроль
пинеалон
кортексин
*- p<0,05 - по сравнению с контролем «молодые» культуры
** - p<0,05 - по сравнению с контролем «старые» культуры
Пептиды не влияли на экспрессию проапоптотического протеина р53 в
органотипических культурах клеток коры головного мозга
Молекулярный механизм
нейропротекторного действия пинелона
Экспериментальные данные и молекулярный
механизм взаимодействия пинеалона с ДНК
Взаимодействие пинеалона и ДНК in virto – данные
спектроскопии
cпектры поглощения снимали в 0,005М растворе NaCl
Взаимодействие
пинелон+ДНК
характеризуется:
1) сдвигом
максимума
поглощения
2) гиперхромным
эффектом
3) т.к. в области > 250
нм пептид не
поглощает,
изменения связаны с
поглощением
оснований ДНК
(взаимодействие
осуществляется с
основаниями ДНК).
Конформационный анализ пинеалона и везугена
(наложение 15 конфораций пептидов)
пинеалон
везуген
энергия оптимизации
конформеров отличается на 2
ккал/моль
энергия оптимизации
конформеров отличается на 3,5
ккал/моль
среднеквадратичное отклонение
конформаций 0,356 Å
среднеквадратичное отклонение
конформаций 0,143 Å
Распределение электростатического потенциала в
молекулах пинеалона и везугена
Пинеалон: равномерное
распределение заряда по молекуле
Везуген: выраженное разделение
заряда, есть дипольный момент
положительно заряженные группы
отрицательно заряженные группы
нейтрально заряженные группы
Модель взаимодействия пинеалона с ДНК
с сайтом d(CCAGC)
- атом азота
- атом кислорода
- фосфатный остов ДНК
с сайтом d(CCTGCC)
- атом углерода
- полярный атом углерода
- азотистые основания ДНК
Предполагаемые сайты связывания пинелона
в промоторных зонах генов крыс
Ген
Промоторные участки генов у крыс Rattus norvegicus
Регуляторный участок гена, range -120 to 100 bp (кДНК
5'→3')
TPH1
GCTTCTCCTATAAGAGGCGGCAGCTCCCGTCCGCAGGTGACCCT
(ген белка 5триптофангидрокс
илазы – фермент
синтеза
серотонина)
CTGAACTCCAGTGGCTTTGAGGTCCTCTTTCCAGTGCCGGATCCT
CALM1
ACAGGCCAGCAGCCTTGCTCAGGTCCCGGACTCCCAAGTGACC
TCTGCCCGCGTAATGAGCCCGCCGCGCCGGGCGCGCCTTGGGG
GCGGAGCCTTGCGGTGAGGTCCGGTTGTCGCAGCGCCGCCCTG
CGCGAGGCGGTACTGCCGCGGCGGAGGGATACCGCGCACCGTA
TATATATCGCGGCACACAGGCTCGCGCTACGGCAGTGGTGCTGG
GAGT
(ген белка
кальмодулина)
GenBank №
X53501.1
GCCCACTGGGTCATCTTCATTCAGATTCACCATGATTGAAGACAA
CAAGGAGAACAAAGACCATTCCTCAGAAAGGGGGAGAGTGACT
CTCATCTTTTCCTTGAAGAATGAAGTTGGAGGACTCATAAAAG
D90396.1
красным и синим выделены предполагаемые сайты связывания пинеалона
Предполагаемые сайты связывания пинелона
в промоторных зонах генов человека
Ген
Промоторные гены участков человека Homo sapiens
Регуляторный участок гена, range -499 to 100 bp (кДНК 5'→3')
GenBa
nk №
ACCGGCTCATCGCACAGAGTAGCAGAGCCGGGCTCATCGAGGAGGCAGGAGGGGCTCGCC NM_00
PPARA
(ген, усиливающий AGCGTGGCACGGGCGCCCGGCGGGAACCTCCACCCGCCCCGCGGCCGCGCGTCCCCGCC 5036.4
окислительную
способность
скелетных мышц)
PPARG
(ген,
усиливающий
окислительную
способность
скелетных
мышц
HSPA1A
(ген белка
теплового шока)
TCGAATTCAGCCCCGCCCCGGTGCGCCGGGCTGGAGGGGCGCTGACGCTCAGCGGTGTCCC
ATCGGTGACCTTGGACGGTCCCTCCACCTCTCCGGCCTCAGTTTCCCTTGGCTGCAGCGGCC
GCGGGGCGCTAGGTGGGAGCCGCTGAGCGCTCCCGGGGCCCCGCCCACCGCGAGCAGCCA
ATCGGGCGCCGCCCTCCGGGGGGTGTGTCCCGGGGCCGAGGCCCGGGGCCCGGAGGGCG
CGCGGGGCGGGCGGGGCTTCCGGGTCGGGCCTCGGGACACTGGCTCGCGCGGACCGGG
GCAGGGGGCGGGCCGAGGGGCGGTGCGTGTCGCGGGGGCGCGGCTGGCACGGACGCGCG
GAGGCGGCGCCGGGCATGGGCCGTGGACGCGGCGGCCCCGCGGCGGGGGCAGCGGGCGG
CGGGGGCGGAGGCGGCCGCTAGCGCCCTGCCCGGCGCCGCCTCCTTCGGCGTTCGCCCC
ACGG
ACCAAGGGACCCGAAATATGCTTTAATTAAATTTTCTTTTAAAATGTCACTGGAAAGAACATCTT NM_13
GGGAAGACGGCCTGGCCGATCGCCGTGTGAAGGGCAAGCCACTCTGGCCGAGAGGGAGCC
8712.3
CCACACCTCGGTCTCCCCAGACCGGCCCTGGCCGGGGGCATCCCCCTAAACTTCGGATCCCT
CCTCGGAAATGGGACCCTCTCTGGGCCGCCTCCCAGCGGTGGTGGCGAGGAGCAAACGAC
ACCAGGTAGCCTGCCGCGGGGCAGAGAGTGGACGCGGGAAAGCCGGTGGCTCCCGCCGT
GGGCCCTACTGTGCGCGGGCGGCGGCCGAGCCCGGGCCGCTCCCTCCCAGTCGCGCGCCG
CCGCCCCCGCCCCCGCCCCCGCCCCCGCCCCCACCCCCACCCCCACCCCCACCCCCAGCC
GGCGCCCGCGCCCGCCCCCGCGCCGGGCCCGGCTCGGCCCGACCCGGCTCCGCCGCGGGC
AGGCGGGGCCCAGCGCACTCGGAGCCCGAGCCCGAGCCGCAGCCGCCGCCTGGGGCGCT
TGGGTCGGCCTCGAGGACACCGGAGAGGGGCGCCACGCCGCCGTGGCCGCAGGTC
GTAATCTTTTTCCAAACTGGCCCATGAGGTCAGAGACAGTATCTCCATTGTAACGTGGCCGGG
CGGTGTCAACACAAACGCCCCCACCCTCCCCTGGACGCGCGTAACCCGCTCCCCGCACCA
GCCCCCTGCCCACAACTGCGCAGGCCCAGCAAGCCCCCACAATTAAAAGCCCAGCGCC
GACCCTTCCTGTCAATTAGGCG
NM_00
5345.5
(фраг
мент)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Нейропротекторное и геропротектрное действие пептидов
пинеалона и кортексина реализуется через регуляцию
экспрессии сигнальных молекул
- маркеров процессов
клеточного обновления и функциональной активности
нейронов. При этом пинеалон эффективен в меньших
дозировках по сравнению с кортексином.
Основными молекулярными мишенями действия пинеалона
являются
молекулы,
участвующие
в
реализации
функциональной активности нейронов (серотонин, виментин,
кальмодулин), тогда как кортексин в большей степени
регулирует процессы клеточного обновления (Ki67, р53).
Данные
молекулярного
моделирования
позволяют
предположить, что пинеалон регулирует синтез белков через
влияние на экспрессию соответствующих генов, связываясь с
комплиментарными последовательностия в их промоторных
зонах.