Біофізичний вісник

Молекулярний докінг сироваткового альбуміну людини з детермінантами пеніциліну G

Н. В. Хміль — 2023-07-07

Актуальність. Сироватковий альбумін людини (САЛ) є основним фармакокінетичним ефектором багатьох ліків, в тому числі пеніциліну G та його метаболітів. Гострою проблемою практичної медицини є реакції гіперчутливості негайного типу, які зумовлені токсичністю пеніцилінів (близько 8% проти інших препаратів), що супроводжуються патологією шкіри, анафілаксією та летальністю.

Мета роботи. Метою цього дослідження є опис структур комплексів САЛ-детермінанти пеніциліну G і виявлення сприятливих сайтів зв'язування та амінокислотних залишків, які залучені до взаємодії.

Матеріали та методи. Кристалічна структура САЛ (ID:1AO6 з Protein Data Bank) (www.rcsb.org) була вибрана як мішень для докінгу. Для отримання уявлення про взаємодію САЛ з основними (бензіл пеніцилоїл G, пеніциланова кислота) і другорядними (пеніциламін, пеніцилоєва кислота, пенілоєва кислота) детермінантами пеніциліну G, були застосовані методи молекулярного докінгу (AutoDock Tools 1.5.7, AutoDock Vina 1.1.2). Візуалізація результатів докінгу була реалізована в PyMol 2.5. Для оцінки потенційних сайтів зв’язування був використаний Protein Plus сервер (https://proteins.plus). Для ідентифікації нековалентних взаємодій між САЛ та його лігандами був застосований засіб PLIP (https://plip-tool.biotec.tu-dresden.de).

Результати. Дані молекулярного моделювання свідчать, що основні детермінанти пеніциліну G беруть участь в утворенні водневих зв’язків з такими залишками САЛ, як Trp214, Arg218, His242 та Asn295; для другорядних детермінант — Asp108, His146, Tyr148, Ser193, Arg197, Gln204. Обидва типи детермінант розташовуються в гідрофобній порожнині субдоменів IIA та IB. Гідрофобні взаємодії присутні переважно між детермінантами пеніциліну G і амінокислотними залишками субдомену IIIA, такими як Ala350, Asp451, Tyr452 і Gln459.

Висновки. Вивчення комплексів САЛ-детермінанти пеніциліну G має важливе значення в патогенезі алергії на антибіотики. Виявлення специфічних сайтів зв’язування може бути корисним для розробки та синтезу нових імуногенних антигенів (комплексів основних і другорядних детермінант пеніциліну G із САЛ), які зможуть стимулювати імунну систему та виробляти специфічні антитіла для запобігання алергічної реакції.

Мас-спектрометричне дослідження аскорбілпальмітату як агенту, що здатний формувати наносоми

В. А. Пашинська — 2023-07-07

Актуальність. Вивчення властивостей і міжмолекулярних взаємодій біологічно активних речовин, які можуть бути використані для поліпшення трансмембранного транспорту лікарських сполук, є одним із актуальних завдань сучасної молекулярної біофізики. Аскорбілпальмітат (АП), як жиророзчинна форма вітаміну С, нещодавно привернув увагу дослідників як агент, перспективний для створення наносом, що здатні сприяти переміщенню через клітинну мембрану молекул «нерозчинних у жирах» лікарських сполук. Однак, АП та його супрамолекулярні комплекси досі не були охарактеризовані сучасними м’якоіонізаційними методами мас-спектрометрії.

Мета роботи. Мета даної роботи – охарактеризувати АП та його міжмолекулярні взаємодії за допомогою низки мас-спектрометричних методів: з іонізацією електрорoзпиленням (ІЕР), лазерною десорбцією/іонізацією (ЛДІ) та матрично-активованою лазерною десорбцією/іонізацією (MAЛДІ). Заплановано порівняння застосовності зазначених методик для вивчення міжмолекулярних взаємодій АП як агента, що сприяє доставці ліків.

Матеріали і методи. Спектри ІЕР одержано за допомогою квадрупольного мас-спектрометра Micromass Quattro. Експерименти ЛДІ та МАЛДІ виконувались за допомогою мас-спектрометра Autoflex II.

Результати. ІЕР експерименти в режимі позитивних іонів виявили наявність у мас-спектрах піків протонованих і катіонізованих молекул АП, а також кластерів АП типу nAП•H⁺ і nAП•Na⁺ (n=2÷4). Цей результат свідчить про утворення стабільних нековалентних комплексів молекул АП у полярних середовищах і підтверджує здатність АП формувати наноструктури для доставки ліків. Аналіз ЛДІ та МАЛДІ мас спектрів АП, зареєстрованих у режимах позитивних та негативних іонів, показав, що за присутності сигналів від молекулярних іонів АП, піки димерів чи більших кластерів АП відсутні.

Вивчення методом ІЕР модельної системи, що містила АП та дипальмітоїлфосфатидилхолін (ДПФХ), виявило утворення в розчині стабільного комплексу АП•ДПФХ•Н⁺, який моделює міжмолекулярні взаємодії АП з фосфоліпідними компонентами біомембран та/або ліпосом в умовах функціонування АП як агенту, який сприяє доставці ліків.

Висновки. Проведене дослідження демонструє застосовність усіх протестованих методів мас-спектрометрії для ідентифікації AП у розчинах та твердій фазі, тоді як для вивчення утворення міжмолекулярних нековалентних комплексів AП та взаємодій АП з біомолекулами найбільш ефективним методом є мас-спектрометрія з ІЕР.

Вплив сольового стресу та режимів охолодження на пігментний склад клітин Dunaliella salina

Н. А. Чернобай — 2023-08-01

Актуальність. Мікроводорості здатні виробляти значну кількість біологічно значущих речовин. У зв'язку зі зростанням популярності мікроводоростей актуальна розробка ефективних методів зберігання культур та створення банків штамів. Це не тільки задовольнить потреби науки та біотехнології у життєздатних і стійких культурах, але й вирішить проблему збереження біорізноманіття.

Мета роботи. дослідити вплив сольового стресу та режимів охолодження на пігментний склад клітин мікроводорості Dunaliella salina з метою підвищення їх збереження після заморожування-відігрівання.

Матеріали і методи. Об’єктами дослідження були одноклітинні зелені мікроводорості D. salina. Культивування проводили за стандартною методикою на поживних середовищах з різною кількістю NaCl та мікроелементів. Адаптацію до низьких температур здійснювали витримкою зразків при температурі 4°С протягом 24 годин без освітлення. Заморожування проводили шляхом додавання 1 мл суспензії клітин у поліпропіленову кріогенну пробірку об’ємом 1,8 мл (Nunc, Sigma-Aldrich), охолоджували зі швидкістю 1 град/хв за допомогою Mr. Frosty з використання наступних режимів: до -10°С, -40°С, -40°С з наступним зануренням у рідкий азот або прямим зануренням у рідкий азот (-196°С). Відігрівання здійснювали на водяній бані (37°С) при безперервному струшуванні протягом 1–2 хв. Мікроскопічні дослідження проводили на лазерному скануючому мікроскопі LSM-510 Meta (Carl Zeiss, Німеччина) при збудженні діодним лазером з довжиною хвилі 405 нм і 573 нм з використанням барвника Nile Red.

Результати. Встановлено, що утворення внутрішньоклітинних ліпідних глобул і синтез каротиноїдів у клітинах D. salina сприяють збільшенню концентрації та кількості рухомих клітин після заморожування-відтавання. Показано, що при швидкому охолодженні в клітинах не встигають включатися пристосувальні механізми і відбувається повне руйнування каротиновмісних ліпідних глобул.

Висновки. Кріоконсервацію клітин D. salina слід здійснювати зі швидкістю 1 град/хв до -40°С з подальшим зануренням у рідкий азот та обов’язковим етапом прекультивації при 4°С протягом 24 годин. Такий підхід дозволяє клітинам адаптуватися до зниження температури, що сприяє найкращому результату після заморожування-відігрівання.

Антимікробний пептид граміцидин S впливає на проліферацію та пригнічує адгезію фібробластів лінії L929

Н. М. Алабедалькарім — 2023-08-11

Актуальність: Антимікробні пептиди мають перспективи у боротьбі з резистентністю збудників інфекційних захворювань до наявних антибіотиків. Неспецифічний механізм цитостатичної дії антимікробних пептидів, зокрема граміцидину S, щодо бактерій виявляється ефективним і для ушкодження клітин новотворів.

Мета роботи полягає у з’ясуванні можливого протипухлинного ефекту антимікробного пептиду граміцидину S.

Матеріали та методи. Методами конфокальної лазерної та світлової мікроскопії вивчено морфо-функціональні особливості клітин сполучної тканини — фібробластів лінії L929 — під впливом граміцидину S в діапазоні концентрацій 0,5–50 мкг/мл.

Результати: Встановлено літичний вплив граміцидину S в концентрації 50 мкг/мл на клітини культури L929, у концентраціях 0,5 мкг/мл і 5,0 мкг/мл антибіотик підвищує синтетичну активність клітин та стимулює проліферацію фібробластів в моношарі. Анізоморфія клітин є більш вираженою в присутності 5,0 мкг/мл граміцидину S, доданого у поживне середовище під час формування моношару, при цьому третина клітин у зразку формує популяцію, що морфологічно відрізняється від інших клітин у культурі. Додавання 0,5 та 5,0 мкг/мл граміцидину S до неприкріплених фібробластів достовірно пригнічує формування моношару. Під впливом 5,0 мкг/мл граміцидину S швидкість формування моношару є низькою, навіть незважаючи на значний вміст клітин з високим показником ядерно-цитоплазматичного відношення. Кінетика заповнення дефекту клітинного моношару свідчить, що граміцидин S у концентраціях 0,5 та 5,0 мкг/мл здатен керувати міграторно-проліферативними властивостями клітин лінії L929.

Висновки: Вплив граміцидину S на морфометричні параметри клітин залежить від концентрації пептиду та вихідного стану культури. Граміцидин S пригнічує адгезивні властивості фібробластів у моношаровій культурі клітин та швидкість формування моношару клітинами лінії L929. Найбільш чутливими до нелітичних концентрацій граміцидину S є клітини на стадії прикріплення та формування моношару. Пригнічення адгезивних властивостей клітин сполучної тканини граміцидином S є новим «неканонічним» ефектом відомого антимікробного препарату, який може свідчити про можливість застосування граміцидину S у якості антинеоплатичного засобу.