НОВЫЕ ПОДХОДЫ В ИЗУЧЕНИИ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ АЛЬФА-ФЕТОПРОТЕИНА

Авторы
Файлы

Терентьев А.А. Молдогазиева Н.Т. Казимирский А.Н. Татаринов Ю.С. Статья в формате PDF 124 KB Альфа-фетопротеин (АФП) - основной эмбриоспецифический белок млекопитающих. По химической структуре АФП является гликопротеином с молекулярной массой 68-73 кД, имеющим трехдоменную прострaнcтвенную организацию с хаpaктерным расположением 15 дисульфидных связей. Домены АФП имеют сходную альфа-спиральную вторичную структуру, однако отличаются параметрами третичной структуры. Домены I и III имеют жесткую, компактно упакованную третичную структуру и связаны между собой протеолитически лабильным, гибким доменом II, конформация которого соответствует форме расплавленной глобулы. Несмотря на стабильность в растворе, АФП обладает достаточной конформационной подвижностью и изменяет конформацию под воздействием различных факторов, таких как высокие концентрации эстрогенов и жирных кислот, изменение рН среды и др. Изменение конформации молекулы сопровождается изменением антигенных и функциональных свойств АФП. Предполагается, что в нативной молекуле АФП часть биологически активных участков скрыты внутри белковой глобулы, которые выявляются, становясь доступными для взаимодействия, лишь при изменениях конформации молекулы.

Трехмерная (3D) структура АФП не известна, в связи с трудностями, возникающими при кристаллизации АФП. Пока не выяснена прострaнcтвенная организация функционально-важных участков АФП, остаются не изученными механизмы укладки и силы, вызывающие сворачивание и разворачивание белковой глобулы АФП. Решению этих задач способствуют интенсивно развивающиеся в последнее время методы компьютерного моделирования. Наличие достаточно высокой степени сходства (39% идентичности) между аминокислотными последовательностями АФП и сывороточного альбумина (СА), для которого 3D структура установлена с помощью рентгеноструктурного анализа, предоставляет возможность для компьютерного построения модели прострaнcтвенной структуры АФП на основе гомологии. Для моделирования на основе гомологии важным является то обстоятельство, что трехмерная структура (способ укладки) гомологичных белков (в данном случае АФП и СА) является в большей степени консервативной, чем их первичная структура. В базе данных PDB (protein data bank) нами было обнаружено 24 варианта 3D структуры СА человека. Из них для построения модели с использованием программы MODELLER были отобраны шесть 3D структур (1AO6, 1BM0, 1E7A, 1GNI, 1HA2, 1UOR), которые были получены с высокой степенью разрешения (менее 3.0А) и отличались друг от друга наличием или отсутствием в своем составе лиганда. Построенные прострaнcтвенные структуры АФП были оптимизированы с привлечением экспериментальных данных, оценены и проанализированы, включая расчет элементов вторичной структуры и расположение биологически активных участков.

В настоящее время в составе АФП выявлен ряд участков с подтвержденной или предполагаемой биологической активностью: участки связывания эстрогенов, жирных кислот и билирубина, пептид, ингибирующий рост (GIP), мотивы гетеро- и гомодимеризации и др. Выявленный нами в составе АФП человека гептапептид LDSYQCT (АФП_14-20) обладает иммуномодулирующими свойствами. С использованием метода молекулярной динамики (МД) нами изучаются конформационно-динамические свойства данного пептида и его аналогов, а также сконструирована модельная система и изучается взаимодействие эстрогенсвязывающих пептидов АФП с 17β-эстрадиолом. Метод МД основан на расчете классических (ньютоновских) траекторий движения молекулы в фазовом прострaнcтве координат и импульсов ее атомов, и позволяет провести детальный (микроскопический) анализ конформационно-динамических процессов, происходящих в макромолекуле. Результаты анализа (данные о структуре и межмолекулярных взаимодействиях) можно сравнивать с экспериментально измеряемыми величинами, а также получать информацию о параметрах, которые трудно определить экспериментальными способами. Метод МД обеспечивает новым подходом к пониманию архитектуры и динамических свойств АФП и его пептидов, а также механизма их функционирования.

Ещё одним перспективным подходом, применяемым в исследованиях белков, является использование методов биоинформатики. С использованием программы ClustalW (версия 1.82) и баз данных первичных структур белков Swiss-Prot и TrEMBL нами проведено попарное и множественное выравнивание последовательностей белков семейства альбуминоидных генов, к которому, наряду с СА, афамином и витамин Д-связывающим белком, принадлежит АФП. На основе полученных данных осуществлен анализ филогенетических взаимоотношений этих белков и консервативных аминокислотных остатков в функционально активных участках, что может оказаться важным для понимания взаимосвязи структуры и функции не только АФП, но и других белковых молекул.

ВЛИЯНИЕ КЛИНИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ ИЗОЛЯТОВ CANDIDA SPP. НА АКТИВНОСТЬ ФАГОЦИТИРУЮЩИХ КЛЕТОК ЗДОРОВЫХ ЛИЦ

Статья в формате PDF 147 KB...