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) - атом азота - атом кислорода - атом углерода Структурная формула: Glu-Asp-Arg (L-глутамин-L-аспартил-L-аргинат) Масса молекулы 0,418 к Да Суммарный заряд -1 Индекс гидрофобности 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

Нейропротекторная активность пинелона у людей разного возраста

* - p

* - p

* - p

PPARA и PPARG – гены, усиливающие окислительную способность скелетных мышц HSPA1A – ген, кодирующий выработку белка теплового шока 70 к Да (антистрессорная активность) * - p

Молекулярный механизм нейропротекторного действия пинелона Пептидная регуляция экспрессии сигнальных молекул в диссоциированных культурах клеток коры головного мозга

Влияние пептидов на экспрессию р 53 в диссоциированных культурах клеток коры головного мозга * - p

Влияние пептидов на экспрессию Ki67 в диссоциированных культурах клеток коры головного мозга * - p

Экспрессия Ki67 в диссоциированных культурах клеток коры головного мозга при их старении контроль везуген, 20 нг/мл иммуноцитохимия, х 200

* - p

контроль пинеалон, 20 нг/мл иммуноцитохимия, х 200 Экспрессия серотонина в диссоциированных культурах клеток коры головного мозга 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

Влияние пептидов на экспрессию Ki67 в органотипических культурах клеток коры головного мозга *- p

Влияние пептидов на экспрессию кальмодулина в органотипических культурах клеток коры головного мозга *- p

Влияние пептидов на экспрессию серотонина в органотипических культурах клеток коры головного мозга *- p

Влияние пептидов на экспрессию виментина в органотипических культурах клеток коры головного мозга *- p

Молекулярный механизм нейропротекторного действия пинелона Экспериментальные данные и молекулярный механизм взаимодействия пинеалома с ДНК

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). Взаимодействие пинеалома и ДНК in virto – данные спектроскопии спектры поглощения снимали в 0,005М растворе NaCl

Конформационный анализ пинеалома и везугена (наложение 15 конформаций пептидов) энергия оптимизации конформеров отличается на 2 ккал/моль среднеквадратичное отклонение конформаций 0,356 Å пинеалонвезуген энергия оптимизации конформеров отличается на 3,5 ккал/моль среднеквадратичное отклонение конформаций 0,143 Å

Распределение электростатического потенциала в молекулах пинеалома и везугена Пинеалон: равномерное распределение заряда по молекуле Везуген: выраженное разделение заряда, есть дипольный момент отрицательно заряженные группы положительно заряженные группы нейтрально заряженные группы

Модель взаимодействия пинеалома с ДНК - атом азота - атом кислорода - атом углерода - полярный атом углерода - фосфатный остов ДНК - азотистые основания ДНК с сайтом d(CCTGCC)с сайтом d(CCAGC)

Ген Промоторные участки генов у крыс Rattus norvegicus Регуляторный участок гена, range -120 to 100 bp (кДНК 5'3') GenBank TPH1 (ген белка 5- триптофангидрокс илазы – фермент синтеза серотонина) GCTTCTCCTATAAGAGGCGGCAGCTCCCGTCCGCAGGTGACCCT CTGAACTCCAGTGGCTTTGAGGTCCTCTTTCCAGTGCCGGAT CCT GCC CACTGGGTCATCTTCATTCAGATTCACCATGATTGAAGACAA CAAGGAGAACAAAGACCATTCCTCAGAAAGGGGGAGAGTGACT CTCATCTTTTCCTTGAAGAATGAAGTTGGAGGACTCATAAAAG X CALM1 (ген белка кальмодулина) ACAGG CCAGC AGCCTTGCTCAGGTCCCGGACTCCCAAGTGACC TCTGCCCGCGTAATGAGCCCGCCGCGCCGGGCGCGCCTTGGGG GCGGAGCCTTGCGGTGAGGTCCGGTTGTCGCAGCGCCGCCCTG CGCGAGGCGGTACTGCCGCGGCGGAGGGATACCGCGCACCGTAT ATATATCGCGGCACACAGGCTCGCGCTACGGCAGTGGTGCTGGG AGT D красным и синим выделены предполагаемые сайты связывания пинеалома Предполагаемые сайты связывания пинелона в промоторных зонах генов крыс

Ген Промоторные гены участков человека Homo sapiens Регуляторный участок гена, range -499 to 100 bp (кДНК 5'3') GenBa nk PPARA (ген, усиливающий окислительную способность скелетных мышц) ACCGGCTCATCGCACAGAGTAGCAGAGCCGGGCTCATCGAGGAGGCAGGAGGGGCTCG CC AGC GTGGCACGGGCGCCCGGCGGGAACCTCCACCCGCCCCGCGGCCGCGCGTCCCCGCC TCGAATTCAGCCCCGCCCCGGTGCGCCGGGCTGGAGGGGCGCTGACGCTCAGCGGTGTCCC ATCGGTGACCTTGGACGGTCCCTCCACCTCTCCGGCCTCAGTTTCCCTTGGCTGCAGCGGCC GCGGGGCGCTAGGTGGGAGCCGCTGAGCGCTCCCGGGGCCCCGCCCACCGCGAGCAGCCA ATCGGGCGCCGCCCTCCGGGGGGTGTGTCCCGGGGCCGAGGCCCGGGGCCCGGAGGGCG CGCGGGGCGGGCGGGGCTTCCG GGTCGG GCCTCGGGACACTGGCTCGCGCGGACCGGG GCAGGGGGCGGGCCGAGGGGCGGTGCGTGTCGCGGGGGCGCGGCTGGCACGGACGCGCG GAGGCGGCGCCGGGCATGGGCCGTGGACGCGGCGGCCCCGCGGCGGGGGCAGCGGGCGG CGGGGGCGGAGGCGGCCGCTAGCGC CCTGCC CGGCGCCGCCTCCTTCGGCGTTCGCCCC ACGG NM_ PPARG (ген, усиливающий окислительную способность скелетных мышц ACCAAGGGACCCGAAATATGCTTTAATTAAATTTTCTTTTAAAATGTCACTGGAAAGAACATCTT GGGAAGACGGCCTGGCCGATCGCCGTGTGAAGGGCAAGCCACTCTGGCCGAGAGGGAGCC CCACACCTCGGTCTCCCCAGACCGGCCCTGGCCGGGGGCATCCCCCTAAACTTCGGATCCCT CCTCGGAAATGGGACCCTCTCTGGGCCGCCTC CCAGC GGTGGTGGCGAGGAGCAAACGAC ACCAGGTAG CCTGCC GCGGGGCAGAGAGTGGACGCGGGAAAGCCGGTGGCTCCCGCCGT GGGCCCTACTGTGCGCGGGCGGCGGCCGAGCCCGGGCCGCTCCCTCCCAGTCGCGCGCCG CCGCCCCCGCCCCCGCCCCCGCCCCCGCCCCCACCCCCACCCCCACCCCCACCC CCAGC C GGCGCCCGCGCCCGCCCCCGCGCCGGGCCCGGCTCGGCCCGACCCGGCTCCGCCGCGGGC AGGCGGGGC CCAGC GCACTCGGAGCCCGAGCCCGAGCCGCAGCCGCCGCCTGGGGCGCT TG GGTCGG CCTCGAGGACACCGGAGAGGGGCGCCACGCCGCCGTGGCCGCAGGTC NM_ HSPA1A (ген белка теплового шока) GTAATCTTTTTCCAAACTGGCCCATGAGGTCAGAGACAGTATCTCCATTGTAACGTGGCCGGG CGGTGTCAACACAAACGCCCCCACCCTCCCCTGGACGCGCGTAACCCGCTCCCCGCA CCA GC CC CCTGCC CACAACTGCGCAGGC CCAGC AAGCCCCCACAATTAAAAGC CCAGC GCC GACCCTTCCTGTCAATTAGGCG NM_ (фрагмент) Предполагаемые сайты связывания пинелона в промоторных зонах генов человека

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Нейропротекторное и геропротектрное действие пептидов пинеалома 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 пинеалома являются молекулы, участвующие в реализации функциональной активности нейронов (серотонин, виментин, кальмодулин), тогда как кортексин в большей степени регулирует процессы клеточного обновления (Ki67, р 53). Данные молекулярного моделирования позволяют предположить, что пинеалон регулирует синтез белков через влияние на экспрессию соответствующих генов, связываясь с комплиментарными последовательностия в их промоторных зонах.