Заключение диссертационного совета (Структурные и каталитические свойства ферментов перекисного окисления липидов – 1215-липоксигеназ)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА Д 212.131.06

НА БАЗЕ Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский технологический университет»

Министерства образования и науки России

ПО ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ

ДОКТОРА НАУК

аттестационное дело № _________

решение диссертационного совета

от 26.12.2016, протокол № 6

О присуждении Иванову Игорю Владимировичу, гражданину РФ, ученой степени доктора химических наук.

Диссертация ««Структурные и каталитические свойства ферментов перекисного окисления липидов – 12/15-липоксигеназ» по специальности 02.00.10 – биоорганическая химия принята - к защите 21 сентября 2016 г., протокол № 2, диссертационным советом Д 212.131.06 на базе Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский технологический университет» Минобрнауки РФ (МИТХТ), 119571, г. Москва, проспект Вернадского, д. 86, приказ № 935/нк от 14.07.2016 г.

Соискатель – Иванов Игорь Владимирович, 1971 года рождения, гражданин РФ,

диссертацию на соискание ученой степени кандидата химических наук на тему

«Синтез и изучение модифицированных субстратов и ингибиторов ферментной трансформации полиненасыщенных кислот» по специальности 02.00.10 – биоорганическая химия - защитил в 2000 году в диссертационном совете Д 063.41.01, созданном на базе Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова. В период с 2008 по 2011 г.г.обучался в докторантуре кафедры химии и технологии биологически активных соединений Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный университет тонких химических технологий им. М.В.Ломоносова» Минобрнауки РФ. Соискатель работает старшим научным сотрудником кафедры химии и технологии биологически активных соединений Института тонких химических технологий Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский технологический университет» Минобрнауки РФ.

Диссертация выполнена на кафедре химии и технологии биологически активных соединений Института тонких химических технологий Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский технологический университет» Минобрнауки РФ.

Научный консультант – Мягкова Галина Ивановна, профессор, доктор химических наук, в настоящее время не работает.

Официальные оппоненты:

Гречкин Александр Николаевич - академик РАН, доктор химических наук, профессор, директор Казанского института биохимии и биофизики Казанского научного центра РАН;

Судьина Галина Федоровна - доктор химических наук, ведущий научный сотрудник НИИ физико-химической биологии им. А.Н.Белозерского Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова;

Замятнин Андрей Александрович - доктор биологических наук, профессор, директор НИИ молекулярной медицины Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова Минздрава России,

дали положительные отзывы о диссертации.

Ведущая организация, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля» РАН, в своем положительном отзыве, подписанном доктором химических наук, старшим научным сотрудником лаборатории кинетики и механизмов ферментативных и аналитических реакций Деминой Ольгой Викторовной и утвержденном директором Института проф. Курочкиным Ильей Николаевичем, указала, что диссертационная работа Иванова И.В. является завершенным исследованием, выполнена на высоком научном уровне с использованием комплекса подходов в области изучения структуры макромолекул в растворе и механизмов их функционирования, вносит существенный вклад в развитие биоорганической химии. Полученные в ходе выполненного исследования результаты позволяют сформировать основу для формирования стратегии поиска новых потенциальных анти-атеросклеротических и противовоспалительных лекарственных препаратов. Отмечается, что полученные автором результаты могут быть использованы для развития работ в этих областях в НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского, а также на естественных факультетах МГУ им. М. В. Ломоносова», в Институте молекулярной генетики» РАН, Казанском институте биохимии и биофизики КазНЦ РАН, Институте биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН и в ряде других научно-исследовательских и образовательных институтов биохимического и медицинского профиля, а также при чтении лекций по биофизике и структурной биологии.

Соискатель имеет более 90 научных работ (Индекс Хирша 12, база WoS), из них по теме диссертации опубликовано 44 печатные работы, из них 24 опубликованы в научных журналах и изданиях, индексируемых в международной базе Web of Science, включая 3 обзорные стати.

Наиболее значимые научные работы по теме диссертации:

1.Ivanov I., Romanov S.G., Shevchenko V.P., Rozhkova E.A., Maslov M.A., Groza N.V., Myasoedov N.F., Kuhn H., Myagkova G.I. A convergent syntesis of (17R, 5Z, 8Z, 11Z, 14Z)-17-hydroxyeicosa-5,8,11,14-tetraenoic acid analogues and their tritiated derivatives. // Tetrahedron. 2003, V. 59, P. 8091-8097.

2.Ivanov I., Kuhn H., Saam J., Holzhutter H.-G. Dual role of oxygen during lipoxygenase reactions. // FEBS J. 2005, V. 272, P. 2523-2535.

3. Romanov S., Wiesner R., Myagkova G., Kuhn H., Ivanov I. Affinity labeling of the rabbit 12/15-lipoxygenase using azido derivatives of arachidonic acid. // Biochemistry. 2006, V. 45, P. 3554-3562.

4.Saam J., Ivanov I., Walther M., Holzhütter H.-G., Kuhn H. Molecular

dioxygen enters the active site of 12/15-lipoxygenase via dynamic oxygen access chanels. // Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2007, V. 104, P. 13319-13324.

5.Shang W., Ivanov I., Svergun D.I., Borbulevych O.Y., Aleem A.M., Stehling S., Jankun J., Kühn H., Skrzypczak-Jankun E. Probing dimerization and structural flexibility of mammalian lipoxygenases by small angle X-ray scattering. // J. Mol. Biol. 2011, V. 409, P. 654-663.

6. Di Venere A., Nicolai E., Ivanov I., Dainese E., Adel S., Angelucci B.C., Kuhn H., Maccarrone M., Mei G. Probing conformational changes in lipoxygenases upon membrane binding: fine-tuning by the active site inhibitor ETYA. // Biochim. Biophys Acta. 2014, V. 1841, P. 1-10.

7. Иванов И.В., Гроза Н.В., Мягкова Г.И., Кюн Х. Структурная биология липоксигеназ: настоящее и перспективы развития // Вестник МИТХТ. 2014. Т 9. С.3-26.

На автореферат поступило 7 положительных отзывов. Отзывы от и.о. зав. лабораторией экспериментальной микологии Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН, д.б.н. В.М. Терёшиной; от зав. отделом химии физиологически активных веществ Института молекулярной генетики РАН академика РАН, д.х.н. Н.Ф. Мясоедова и ведущего научного сотрудника этого отдела д.х.н. В.П. Шевченко; от ведущего научного сотрудника группы нанофотоники и биофункциональных структур Центра наноразмерных материалов Аргоннской национальной лаборатории, Аргонн, Иллинойс, США к.х.н. Е.А. Рожковой замечаний не содержат. Отзыв заведующего лабораторией синтеза низкомолекулярных биорегуляторов Уфимского института химии РАН, д.х.н., проф. М.С. Мифтахова содержит замечание о непривычном одновременном использовании для оксигенированных ПНЖК номенклатуры ώ, ώ-4 и 1-эйкозатетраеновых кислот. В отзыве заведующего лабораторией структуры и функции биомембран отдела биоэнергетики НИИ ФХБ им. А.Н. Белозерского МГУ им. М. В. Ломоносова д.б.н., проф. Л.С.Ягужинского содержатся замечания с точки зрения стилистики и использования англоязычных терминов. Отзыв от руководителя лаборатории химии липидов Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН д.х.н. Е.Л. Водовозовой содержит замечание об отсутствии сведений по оптимизации проведения фотолиза зондов с азидной меткой; отзыв от руководителя группы по исследованию липоксигеназ Института Биохимии медицинского университета Charite (Берлин, Германия), доктора мед. наук, профессора Хартмута Кюна содержит замечания о желательности использования кристаллографических исследований и об отсутствии описаний структурных изменений липоксигеназы -15 в присутствии мембран.

Выбор официальных оппонентов и ведущей организации обосновывается их достижениями в данной отрасли науки, наличием публикаций в соответствующей сфере исследований и способностью определить практическую ценность диссертации.

Диссертационный совет отмечает, что на основании выполненных соискателем исследований:

предложена концептуально новая структурно-кинетическая модель липоксигеназного катализа, в основу которой положен динамический характер взаимодействия липоксигеназ с лигандом в условиях конформационной подвижности белковой матрицы как ключевого элемента, определяющего взаимосвязь структура-функция;

введены динамические аспекты в характер взаимодействия липоксигеназ как с молекулой субстрата – жирной кислотой, так и со вторым «неявным лигандом» - кислородом.

доказано, что конформационная подвижность белковой матрицы является ключевым элементом, определяющим взаимосвязь структура-функция ферментов этого класса;

разработана стратегия полного химического синтеза фотоаффинных маркеров 12/15-липоксигеназ на основе новых региоизомерных аналогов арахидоновой кислоты и технология введения аффинной метки в молекулу белка.

Применительно к проблематике диссертации результативно использован комплексный мультидисциплинарный подход, включающий в себя современные методы биоорганической химии, биохимии, молекулярной энзимологии ферментов, биосинтеза эйкозаноидов, молекулярной биологии и генной инженерии, а также методов изучения структур макромолекул в растворе.

Теоретическая значимость исследования обоснована тем, что:

изложены аспекты внутри- и межмолекулярной организации 12/15-липоксигеназ в динамическом окружении раствора;

изучены: механизмы взаимодействия в ряду фермент–субстрат и впервые, в условиях образования неустойчивых фермент-субстратных комплексов 12/15-липоксигеназ, показана возможность непосредственного участия кислорода, второго липоксигеназного субстрата, в процессах активации фермента;

установлена возможность динамического равновесия мономер-димер между молекулами 12/15-липоксигеназ и образования переходного димерного комплекса этого фермента в присутствии лиганда в растворе;

раскрыты предпосылки для аллостерической регуляции активности 12/15-липоксигеназ, при которой в переходном димере обе молекулы фермента могут работать совместно, контролируя и координируя процессы связывания с субстратом и диссоциации продукта.

Значение полученных соискателем результатов исследования для практики подтверждается тем, что:

определены основы для формирования стратегии поиска новых потенциальных антиатеросклеротических и противовоспалительных лекарственных препаратов;

созданная междисциплинарная платформа может быть применена при изучении организации и функционирования биологических макромолекул в растворе;

представлены подходы для оценки энергии распределения и динамики диффузии O₂, которые могут быть использованы для изучения распределения других малых гидрофобных молекул, таких как NO, CO, CO₂, в структуре макромолекул;

разработана стратегия полного химического синтеза зондов активного центра 12/15-липоксигеназ на основе новых региоизомерных аналогов арахидоновой кислоты, содержащих азидогруппу в качестве фотоаффинной метки. Предложенные подходы обеспечивают возможность выхода к целому ряду новых перспективных, в том числе меченных тритием соединений.

Оценка достоверности результатов исследования выявила:

для экспериментальных работ: результаты получены на основании проведенных автором исследований, выполненных с применением классических и модернизированных методов органического синтеза, современных методов физико-химического, спектрального и рентгеновского анализа, включая спектроскопию: УФ-, ЯМР-, флуоресценцию, круговой дихроизм, масс-спектрометрию, и малоугловое рентгеновское рассеяние, а также квантово-механические расчеты и моделирование молекулярной динамики, проведены на сертифицированном оборудовании с использованием сертифицированного програмного обеспечения, показана воспроизводимость результатов;

теория: предложенные модели базируются на подтвержденных данных;

идеи базируются на анализе практики и передового международного опыта в области исследований;

установлено, что полученные соискателем результаты не противоречат литературным и экспериментальным данным и согласуются с ними.

использованы современные методики сбора и обработки исходной информации.

Личный вклад соискателя состоит в: теоретическом обосновании гипотез и постановки задачи, организации и планировании проведения ключевых экспериментов, обсуждения и оформления полученных результатов, непосредственном выполнении подавляющего количества синтетических, молекулярно-биологических, биохимических и аналитических работ до обсуждения и оформления полученных результатов, подготовке основных публикаций по теме работы.

Диссертационный совет пришел к выводу о том, что диссертация представляет собой научно-квалификационную работу, которая соответствует требованиям, предъявляемым к диссертациям на соискание ученой степени доктора наук, т.к. является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как новое, крупное научное достижение в области биоорганической и медицинской химии, а также структурной биологии и энзимологии, связанное с организацией и функционированием биологических макромолекул в растворе, и являющееся основой для формирования стратегии поиска новых потенциальных лекарственных препаратов.

На заседании 26 декабря 2016 года диссертационный совет принял решение присудить Иванову Игорю Владимировичу учёную степень доктора химических наук.

При проведении тайного голосования диссертационный совет в количестве 20 человек, из них 8 докторов наук по специальности 02.00.10 – биоорганическая химия, участвовавших в заседании, из 27 человек, входящих в состав совета, проголосовали: за присуждение учёной степени – 20, против присуждения учёной степени – нет, недействительных бюллетеней – нет.

Председатель диссертационного совета,

академик РАН, профессор, д.х.н. Швец В.И.

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.х.н., с.н.с. Лютик А.И.

7