Программа фундаментальных исследований Президиума ран

Вид материала

Программа

Содержание Роль рецепторных тирозинкиназ в регуляции кислотно-щелочного равновесия Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, Москва М.Н. Перцева Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург

Подобный материал:

• Программа фундаментальных исследований президиума ран «Биоразнообразие» 2005-2008,, 173.94kb.
• Распоряжение Президиума ран от 23 сентября 2008 г. №10104-653 "Об утверждении Порядка, 422.29kb.
• Программа отчетной конференции по программе фундаментальных исследований Президиума, 123.52kb.
• Программа Ассоциация этнографов и антропологов России Институт этнологии и антропологии, 1172.05kb.
• Программа ростов-на-Дону 2007 Конференция осуществляется при финансовой поддержке Российского, 406.02kb.
• Российская академия наук Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные, 9808.28kb.
• Российская академия наук Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные, 3754.56kb.
• П. П. Ширшова ран мгту им. Н. Э. Баумана XII международная научно-техническая конференция, 200.72kb.
• Проекты программы межрегиональных и межведомственных фундаментальных исследований (совместные, 423.42kb.
• Тезисы докладов, 3726.96kb.

^

РОЛЬ РЕЦЕПТОРНЫХ ТИРОЗИНКИНАЗ В РЕГУЛЯЦИИ КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОГО РАВНОВЕСИЯ

А.Г. Петренко¹⁾, И.Е. Деев¹⁾, К.П. Василенко²⁾, О.В. Серова¹⁾, Н.В. Попова¹⁾, Ю.С. Романова¹⁾, А.Н. Мурашов¹⁾, Е.Б. Бурова²⁾, Н.Н. Никольский²

^

¹⁾Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина

и Ю.А. Овчинникова РАН, Москва,

²⁾Институт цитологии РАН, Санкт-Петербург

Важным свойством живого организма является поддержание кислотно-щелочного равновесия и ионного состава внутренней среды, оптимально способствующего жизнедеятельности клеток в условиях влияния внешних и внутренних факторов. Физиологические процессы, контролирующие рН внутренних жидкостей организма, достаточно подробно описаны. В то же время, механизмы регуляции данных процессов на молекулярном уровне изучены недостаточно. Нами установлено, что изменение кислотности среды приводит к специфичным изменениям уровня фосфорилирования по тирозину отдельных белков в модельных клеточных линиях, что свидетельствует о возможном участии фосфотирозиновых сигнальных путей в клеточном ответе на изменение рН среды.

Нами впервые идентифицирован рецептор поверхности клетки, способный активироваться в результате обработки щелочной средой – рецепторная тирозин-киназа IRR (insulin receptor-related receptor), открытая ранее благодаря ее гомологии с рецептором инсулина. Мы проанализировали сигнальные пути, активируемые ИРР вследствие обработки щелочной средой стабильно трансфецированных клетлчных линий. Было выявлено рецептор-зависимое фосфорилирование субстрата инсулинового рецептора и киназы Akt. Также показано, что в ИРР-экспрессирующих клетках при повышении рН среды происходит транслокация транспортеров глюкозы на цитоплазматическую мембрану, что сходно с основным механизмом стимуляции инсулином клеточного потребления глюкозы. Поскольку ИРР специфично расположен в отдельных популяциях клеток почек, желудка и поджелудочной железы, полученные нами результаты позволяют предположить, что состояние алкалоза способно стимулировать метаболизм в ИРР-содержащих клетках и таким образом осуществлять регуляцию кислотно-щелочного равновесия.

Для дальнейшей функциональной характеристики ИРР нами получен набор домен-специфичных и видо-специфичных антител, а также антитела против фосфорилированной формы ИРР. С их помощью, в частности изучено распределение ИРР в клетках поджелудочной железы. Для анализа структурных особенностей активации рецептора щелочной средой сконструированы его химеры с заменой отдельных доменов внеклеточной части на их аналоги из инсулинового рецептора. Установлено, что чувствительность ИРР к щелочи определяется множественными доменами. Интересно, что один из полученных гибридных белков активировался как щелочной средой, так и инсулином, что свидетельствует о сходных структурных механизмах активации данных рецепторов. Нами показана активация энлогенного ИРР и внутриклеточных сигнальных белков в линии клеток инсулиномы min6. Также проведен анализ активации ИРР в органах мышей и крыс, у которых алкалоз был индуцирован соответствующей диетой.

НОВАЯ МЕТОДОЛОГИЯ В ИЗУЧЕНИИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОСНОВ САХАРНОГО ДИАБЕТА: ИДЕНТИФИКАЦИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОВ В ГОРМОНАЛЬНЫХ СИГНАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ, ФАКТОРОВ И МЕХАНИЗМОВ РАЗВИТИЯ ИНСУЛИНОВОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ТКАНЕЙ.

^ М.Н. Перцева¹⁾, А.О. Шпаков¹⁾, Л.А. Кузнецова¹⁾, С.А. Плеснёва¹⁾, В.М. Бондарева¹⁾, О.В. Чистякова¹⁾, К.В. Деркач¹⁾, М.Ф. Баллюзек²⁾, Е.А. Манова²⁾

^

¹⁾Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН,

Санкт-Петербург,

²⁾Клиническая больница РАН, Санкт-Петербург

Исследования посвящены актуальнейшей проблеме современной медицины – сахарному диабету. Разработанный инновационный подход, включающий выявление молекулярных дефектов в открытых авторами аденилатциклазных сигнальных механизмах (АЦСМ) действия пептидов инсулинового суперсемейства с применением функциональных зондов и наноразмерных синтетических пептидов как биосенсоров, позволил, идентифицировать ряд нарушений в АЦСМ действия изучаемых пептидов при сахарном диабете.

I. Диабет 2-го типа у человека: а) Впервые в миометрии женщин открыты шести компонентные АЦСМ действия инсулина, инсулиноподобного фактора роста 1 (ИФР1) и релаксина, совпадающие по своей организации с обнаруженными ранее в тканях млекопитающих животных; б) впервые идентифицированы молекулярные дефекты в АЦСМ действия указанных гормонов в миометрии беременных женщин с диабетом 2-го типа. Они локализованы на уровне аденилатциклазы (увеличение базальной активности, ведущее к снижению реакции фермента на гормоны), Gs-белка (снижение ГТФ-связывания) и сопряжения этих двух сигнальных белков (ослабление). В результате при диабете 2-го типа в миометрии нарушаются сигнал-проводящие функции АЦ-зависимых сигнальных систем, участвующих в действии целой группы гормонов инсулиновой природы.

2. Экспериментальный стрептозотоциновый (СТ) диабет. Впервые с применением наноразмерных синтетических пептидов, структурно гомологичных С-концевым пептидам α-субединиц Gi и Gs белков, идентифицированы молекулярные нарушения в 3-х компонентных АЦСМ действия биогенных аминов, релаксина и соматостатина в мозговой ткани и миокарде крыс со СТ диабетом 1-го и 2-го типов. Установлено, что регуляторные эффекты гормонов, действующих через Gi белки, существенно ослабляются в этих тканях. Между тем эффекты гормонов, реализуемые через Gs белки, снижаются в миокарде, но практически не меняются в мозге. Это свидетельствует о тканеспецифичности нарушений в АЦСМ действия изучаемых гормонов и о более сильном повреждении ингибирующих сигнальных путей при диабете.

3. Молекулярные причины инсулиновой резистентности. Инсулиновая резистентность (ИР) тканей представляет собой комплексные явления, включающие дефекты в гормональных сигнальных системах, первично связанные с различными факторами, в частности с гипергликемией. Исследовали роль гипергликемии, экспериментально вызванной введением нормальным крысам глюкозы in vivo. Ранее нами установлено, что в условиях гипергликемии резко ослабляется чувствительность АЦСМ к инсулину. В этом году показано, что гипергликемия (1 час) приводит к увеличению базальной активности АЦ и отчетливому снижению ответа АЦСМ на биогенные амины в миокарде. В мозговой же ткани краткосрочная гипергликемия не влияла на АЦ стимулирующее действие серотонина и релаксина, что указывает на тканеспецифичность реакции АЦСМ на гипергликемию.

Сделан вывод о полигормональном генезе сахарного диабета и системном ответе гормонокомпетентных клеток на эту патологию.