Том 49, № 3 (2023)

В 1960–1970-х гг. в Институте химии природных соединений разрабатывался топохимический подход для конструирования новых биологически активных пептидных соединений, применимость которого к созданию ингибиторов и эффективных субстратов протеолитических ферментов автор этого обзора показал под непосредственным руководством В.Т. Иванова. Следующей задачей было установление конформации белковых нейротоксинов из ядов змей и изучение топографии их связывания с мишенью – никотиновым ацетилхолиновым рецептором (нАХР) из электрического органа ската Torpedo marmorata. С помощью селективно меченых производных нейротоксинов, содержащих на установленных аминокислотных остатках по одной флуоресцентной или спиновой метке, впервые были идентифицированы остатки нейротоксина, контактирующие с нАХР. Позднее в сотрудничестве с лабораторией В.Т. Иванова были синтезированы новые аналоги α-конотоксинов (пептидных нейротоксинов из ядовитых моллюсков Conus), включая их фотоактивируемые производные, с помощью которых было показано участие всех субъединиц нАХР Torpedo в связывании α‑конотоксинов. В заключительной части обзора кратко представлены недавние достижения отдела молекулярной нейроиммунной сигнализации (руководитель В.И. Цетлин), касающиеся выделения и синтеза новых пептидных и белковых нейротоксинов и исследования механизма их действия.

В эпоху нарастания глобальной угрозы антибиотикорезистентности антимикробные пептиды (АМП) рассматриваются в качестве перспективных соединений, на основе которых могут быть созданы лекарственные средства нового поколения для борьбы с различными инфекционными заболеваниями. В данном обзоре АМП рассматриваются в качестве альтернативы традиционным антибиотикам, многие из которых уже утратили или постепенно теряют свою эффективность в отношении ряда важнейших патогенных микроорганизмов. Недавние вспышки вторичных инфекций на фоне пандемии COVID-19 обострили интерес к АМП в связи с острой нехваткой эффективных агентов против возбудителей бактериальных и грибковых инфекций. В обзоре обоснована актуальность поиска и исследования новых АМП, обобщены актуальные данные о клинических исследованиях АМП, приведен перечень разработанных на их основе препаратов, находящихся на различных этапах клинических исследований или уже завершивших клинические испытания в качестве средств для лечения различных инфекционных заболеваний.

Изучение структурно-функциональных взаимосвязей между хромофором и его белковым окружением – ключевой аспект при фотофизической инженерии флуоресцентных белков (ФБ), в частности в направленном получении их новых вариантов с высоким квантовым выходом флуоресценции (КВФ). Описаны подходы к увеличению КВФ, основанные на подавлении безызлучательных процессов в возбужденном состоянии, однако не выработан инструментарий направленного изменения константы флуоресценции (k_r), которая также выступает потенциально “настраиваемой” величиной. Мы предлагаем экспериментальный подход, в рамках которого синтетический хромофор ФБ моделирует “фиксацию” наиболее значимых безызлучательных констант и дает представление о пластичности времени жизни флуоресценции (как индикатора k_r). Для подтверждения работоспособности данного подхода мы проанализировали времяразрешенное флуоресцентное поведение аналогов хромофора зеленого и синего ФБ в разнообразном химическом окружении. Конформационно-фиксированный аналог хромофора зеленого флуоресцентного белка (GFP) в большинстве случаев показывал монофазные кинетики затухания флуоресценции со временем жизни 2.7–3.0 нс, адекватно моделируя типичное поведение GFP с наиболее высокими КВФ. В условиях же принудительной ионизации этого хромофора мы наблюдали увеличенные (до 4.3–4.6 нс) времена жизни флуоресценции, которые могут быть интерпретированы в терминах увеличения константы флуоресценции (k_r). Конформационно-фиксированный аналог хромофора Sirius показал биэкспоненциальные кинетики затухания флуоресценции, отчасти моделирующие свойства синих ФБ. В растворе уксусной кислоты это соединение проявило отличающиеся флуоресцентные свойства (интенсивную флуоресценцию с мажорной долгоживущей популяцией ~4 нс), которые можно интерпретировать как эмиссию необычной катионной формы хромофора.

Разработан новый метод получения третичных бутиловых эфиров N_α-защищенных аминокислот из трет-бутанола с использованием безводного сульфата магния и избытка эфирата трехфтористого бора в качестве конденсирующего агента. Метод позволяет получать третичные бутиловые эфиры с высоким выходом. Изучена устойчивость различных функциональных групп боковых цепей аминокислот к условиям реакции.

Молекулы пeптида H-(RADA)₄-OH в водно-солевых растворах cпособны образовывать двуслойные фибриллы в виде биотропного материала, который пригоден в качестве подложки для роста и дифференцировки клeтoк позвоночных. В филаменте два β-слoя взаимодействуют гидрофобными поверхностями, сформированными мeтильными группами oстaткoв аланина. Зaряжeнные группы oстaтков аргинина и аспарагиновой кислоты экспонированы вовне, при этом пептиды, слагающие филамент, находятся в β-кoнфoрмaции. Мeтoдом мoлeкулярнoй динaмики изучaли изменения во времени геометрии кoмплeксов 24 пептидов H-(RADA)₄-OH при 80 и 300 К. Определено, чтo кoмплeкс aнтипaрaллeльных пeптидов наиболее стабилен, хaрaктeризуeтся нaимeньшими величинами свoбoднoй энeргии и срeднeквaдрaтичнoго отклoнeния кooрдинaт aтoмoв (RMS) при 80 и 300 K. Впервые охарактеризована модель стабильной структуры комплекса 24 параллельных пептидов, состоящего из двух β-слoев в syn-ориентации. Наличие нескольких стабильных комплексов пeптидoв, имеющих разную компоновку молекул H-(RADA)₄-OH в составе протофиламента, подчеркивает важность изучения способов самоорганизации пептидов в растворе.