Эксπир
Регистрация / Вход

Структурно-функциональный анализ белково-нуклеиновых комплексов как основа для создания синтетических регуляторов экспрессии генов и лекарственных препаратов нового поколения

В результате выполнения каждой работы должен быть создан необходимый научно-технический задел, обеспечивающий переход к проведению опытно-конструкторских работ с целью последующей коммерциализации

Этапы проекта

1
25.06.2007 - 20.11.2007
В процессе создания новых биомедицинских препаратов, механизм действия которых включает активное воздействие на биологически важные белки и ферменты живой клетки, решающее значение имеет правильный выбор биомишеней и исследование их узнавания и взаимодействия с потенциальными лекарственными средствами.
В качестве белков-мишеней выбраны ключевые регуляторные белки и ферменты, участвующие в процессах биосинтеза, модификации и интеграции ДНК: рибосома – сложный белково-нуклеиновый комплекс, осуществляющий синтез белка, теломераза дрожжей, фактор транскрипции NF-kB, ДНК-метилтрансфераза SsoII, сочетающая метилирующую и регуляторную функции, и интеграза вируса иммунодефицита человека (ВИЧ-1).
Основой для создания новых биомедицинских препаратов служили синтетические олигонуклеотиды, направленная модификация которых позволила сконструировать молекулы с заданным комплексом свойств. В рамках проекта были охарактеризованы химические подходы к синтезу фрагментов ДНК, содержащих реакционноспособные группы в определенных позициях сахарофосфатного остова, флуоресцентные маркеры, дендримерные и металлсвязывающие группы, а также ДНК-дуплексы с ковалентно-связанными цепями.
Проведен прецизионный анализ белково-нуклеиновых контактов в участках связывания указанных регуляторных белков (ферментов) с помощью сконструированных ДНК-реагентов, изучена конформационная динамика белково-нуклеиновых комплексов, определены белковые фрагменты и конкретные аминокислоты, вовлеченные в связывание с зондируемым участком НК, использованы мутантные формы белков для уточнения полученных данных.
Идентифицированы функционально-важные районы рибосомы, расположенные вне зоны действия традиционных ингибиторов биосинтеза белка. Выявлены несколько участков 23S рРНК, участвующих в динамической реорганизации конформации рРНК, необходимой для передачи сигналов между функциональными центрами рибосомы.
При проведении структурных исследований теломеразы как мишени для противораковых препаратов были выявлены новые свойства теломеразного белка Est 3 и предложена модель его участия в обеспечении процессивности теломеразы. Отработаны методики выделения чистого нативного белка Est 3 и его мутантных форм, а также оптимизированы методы тестирования теломеразной активности, пригодные для использования в клинической практике для ранней диагностики рака.
Разработан новый способ определения механизма действия ингибиторов интегразы ВИЧ-1 на ее комплекс с вирусной ДНК с помощью аналогов олигонуклеотидов, содержащих реакционноспособные группы. Изучен механизм взаимодействия интегразы ВИЧ-1, осуществляющей процесс включения вирусной ДНК в геном инфицированной клетки, с синтетическими ДНК-дуплексами, имитирующими структуру вирусной и клеточной ДНК.
Еще одним направлением исследований является использование направленно модифицированных олигонуклеотидов в качестве диагностикумов и компонентов модельных систем для выявления точечных мутаций в ДНК, представляющих собой замены, делеции или инсерции одной или нескольких пар нуклеотидов. В рамках проекта охарактеризованы 2 подхода к созданию ДНК-биосенсоров для детекции мутаций в уже известных позициях, так называемых "горячих точках", и разработана модельная система, позволяющая оценить чувствительность метода химического расщепления неканонических пар оснований (мисматчей), который является перспективным подходом к выявлению мутаций неизвестной локализации. В основе всех подходов лежит формирование гетеродуплексов из фрагментов мутантной и нормальной ДНК, которые содержат мисматч в точке мутации.
Полученные в ходе НИР результаты являются важным этапом в решении фундаментальной научной задачи - дизайна регуляторов активности важнейших клеточных белков с помощью синтетических аналогов ДНК, несущих активные группировки. Созданные в результате работы "ловушки" фактора транскрипции NF-B и теломеразы могут найти применение в генной терапии для лечения онкологических заболеваний и СПИДа. Разрабатываемый нами подход может быть использован различными научными коллективами, работающими в области молекулярной и клеточной биологии, в качестве методического приема при подборе ингибиторов для других ДНК-узнающих белков клетки. Детальный анализ функционирования теломеразного комплекса, ферментов репарации и метилирования, изучение взаимосвязи активности этих белков и процессов клеточного старения в перспективе может привести к созданию препаратов, продлевающих жизнь клетки.
Данные о путях передачи сигналов между функциональными центрами рибосомы позволят выявить новые неканоническме участки в рибосоме и разработать новый класс антибиотиков, специфически блокирующих трансляцию у бактерий, т.е. создать новый класс антибактериальных препаратов.
Данные об особенностях структуры и функции теломеразного комплекса позволят разработать ингибиторы теломеразы, являющиеся потенциальными антираковыми препаратами. На основе разработки альтернативных методик количественного измерения теломеразной активности будет создан эффективный, простой в исполнений и доступный для широкого круга потенциальных потребителей диагностикум для раннего обнаружения неопластической трансформации клеток.
Полученная в ходе выполнения проекта информация о структуре комплекса интегразы ВИЧ-1 с ДНК и поиск неконкурентных ингибиторов этого фермента на основе синтетических олигонуклеотидов открывает прямой путь к созданию новых противовирусных агентов для лечения СПИДа.
Таким образом, в ходе проведения НИР, выполняемой в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» научно-исследовательские работы по лоту «Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Геномные и постгеномные технологии создания лекарственных средств» (мероприятие 1.2 Программы), все задачи, предусмотренные техническим заданием Государственного контракта от “25” июня 2007 г. № 02.512.11.2127, выполнены в полном объеме.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.2 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела по технологиям в области наук о жизни
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Геномные и постгеномные технологии создания лекарственных средств» (мероприятие 1.2. Программы).
Продолжительность работ
2007, 5 мес.
Бюджетные средства
8,4 млн
Количество заявок
6
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Клеточные технологии» (мероприятие 1.2. Программы).
Продолжительность работ
2007, 5 мес.
Бюджетные средства
15,6 млн
Количество заявок
16
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Технологии биоинженерии» (мероприятие 1.2. Программы).
Продолжительность работ
2007, 5 мес.
Бюджетные средства
10,8 млн
Количество заявок
14
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Биокаталитические, биосинтетические и биосенсорные технологии» (мероприятие 1.2. Программы).
Продолжительность работ
2007, 5 мес.
Бюджетные средства
4,8 млн
Количество заявок
9
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных» (мероприятие 1.2. Программы).
Продолжительность работ
2007, 5 мес.
Бюджетные средства
18 млн
Количество заявок
40