Диссертация (1102418), страница 2
Текст из файла (страница 2)
1293.3.13. Биофизическое моделирование бифуркации ................................... 1314.ОБСУЖДЕНИЕ ................................................................................... 135ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ .................................................. 153СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ............................................................................. 154БИБЛИОГРАФИЯ ........................................................................................... 157СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ..............................................................................
159БЛАГОДАРНОСТИ ........................................................................................ 1926ВВЕДЕНИЕАктуальность темы и степень ее разработанностиГликаны – олиго- и полисахариды – являются универсальным инеобходимым компонентом жизни. Они имеют размеры от одногомоносахаридадополисахаридовдлинойвтысячумономеровиобнаруживаются в больших структурных полисахаридах, секретируемыхкомпонентах слизи или в составе белковых и липидных конъюгатов [1–3]. Пооценкам, сахара представляют собой наиболее многочисленный классорганических молекул на Земле [4]. Структуры моносахаридов впервыеустановлены Фишером в середине 1880-х годов [5], и прошло почтистолетие, прежде чем стало ясно, что сахара выполняют гораздо болеесложные функции в организмах, чем полагали ранее [6].
Такое отставаниесвязано со сложностью регуляции синтеза этих биомолекул.Гликаны непосредственно не кодируются геномом и, таким образом, ихбиосинтез и структура диктуются метаболизмом, передачей сигналов иклеточным статусом [7, 8]. Кроме того, для них характерна конформационнаяизомерия, наличие функциональных групп, что приводит к большомуразнообразию структур [9, 10]. Анализ структуры полисахаридов затруднениз-за различий в составе моносахаридных остатков, гликозидных связей,степени полимеризации и точек ветвления.Гликаны играют важную роль в большом числе биологическихсобытий, включая клеточную адгезию и миграцию, развитие организма,прогрессирование заболеваний, модуляцию иммунных реакций [11, 12].Вначале21-говеканачалосьинтенсивноеприменениегликоинженерии и гликотерапии в современной медицине, использованиегликанов в качестве терапевтических молекул.
С использованием методовуглеводной химии, химической биологии и гликобиологии создаютсяулучшенныеилиновыепродуктына основегликанов,способныесущественно влиять на состояние здоровья и течение болезней человека иживотных [13–15].7В последние годы исследования подтвердили, что полисахариды изнатуральныхпродуктовтерапевтическимиобладаютэффектами.Вразнообразнымичастности,морскиеполезнымиводорослииполученные из них полисахариды, такие как альгинат, фукоидан, каррагинан,ламинаран и агар [16], широко применяются для биомедицинских ибиологических целей [17–20], например, в тканевой инженерии, для доставкилекарств, заживления ран и создания биосенсеров.До последнего времени полисахариды из Helianthus tuberosus L., ихструктурно-функциональныехарактеристики,атакжерецепторы,взаимодействующие с полисахаридами, были недостаточно изучены.
Вданной работе был выделен и охарактеризован новый полисахарид изHelianthus tuberosus L. с полезным для различных целей наборомбиологических активностей. Для изучения взаимодействия с клеточнымирецепторами полисахаридов из Helianthus tuberosus L. был использованновыйвгликохимииинтерференции.подходПолисахаридыиммуномодулирующим,выключенияизHelianthusгеновметодомtuberosusпротивоопухолевым,L.РНК-обладаютрадиопротекторнымэффектами и, кроме того, они являются нетоксичными природнымибиополимерами, что может обеспечить широкое их применение в такихобластях, как фармакология, ветеринария и медицина.В настоящее время человечество всё чаще сталкивается со следующимрядом проблем: снижение иммунного статуса человека, рост числазаболеваний вирусной этиологии и онкологических заболеваний и появлениеновых типов вирусов и заболеваний, возникновение у патологическихмикроорганизмов толерантности к антибактериальным препаратам, рострадиационного фона, загрязнение окружающей среды и многое другое.
Так,например, число пациентов умерших от рака легкого за 2012 г. составило поданным ВОЗ – 1,59 млн. В свою очередь, не отстают показателиинфекционных заболеваний: СПИД (вновь заболевших – 2,3 млн, смертность– 1,6 млн), гепатит (заболевшие – 55 млн, умершие – 1,5 миллиона),8туберкулез (заболевшие – 9,6 млн, умершие – 1,5 млн в 2014 г.) и это помимоновых штаммов гриппа и других инфекционных заболеваний. Техногенныефакторы с каждым годом приобретают всё более серьезное и угрожающеезначение: катастрофы на АЭС Фукусима и Чернобыльской АЭС, повлекшиеза собой радиационное загрязнение окружающей среды; нарастающеемасштабное использование в быту и на производстве разнообразной техникис радиоактивным излучением (рентген, флюорография и пр.).В связи с этим все более актуальными становятся меры защитыорганизма от лучевых поражений и восстановления клеточного балансаразличных органов и тканей, для чего необходимо создание нетоксичныхрадиозащитных и регенерационных препаратов.
Перспективным подходом вэтом направлении является поиск полисахаридов, обладающих необходимойактивностью.Изучение физико-химических свойств, проявлений биологическойактивности и молекулярных механизмов действия биополимеров растений,включая полисахариды, а также освоение способов их применения напрактике дает возможность создавать принципиально новые лекарственныесредства.
Детальное изучение как взаимодействия полисахаридов склеточнымирецепторами,такипоследующегоклеточногоответа,необходимо для разработки методов влияния на патологические процессы ворганизменамолекулярномуровне,регулированиявзаимодействияполисахаридных препаратов с другими лекарственными средствами исведения к минимуму побочных эффектов.Бактериальныеполисахаридыобразуютосновныеантигенныедетерминанты бактерий, определяют их серотип, что вплоть до настоящеговремени имеет огромное значение в плане получения соответствующихвакцин.
Особенно ценными представляются глюканы, а также гетерогликаныс превалирующим количественным содержанием глюкозы, и их наиболеебиологически активные представители – β-глюканы и β-гликаны, которые спомощью рецепторов Dectin-1, CR3, CD-209, TLR-2, TLR-4, TLR-69запускают основные иммунологические каскады и изменения в клетках,обуславливающие их биологическую активность.Экстрагированные и очищенные полисахариды растений оказываютярко выраженное регенеративное, противовоспалительное, антиоксидантное,гепатопротекторное и противорадиационное воздействие, стимулируютпроцессы кроветворения, активируют функции иммунной системы привведении в организм, как здоровых животных, так и животных с различнымивидамипатологий.Применительнокрастениямиспользованиеполисахаридов позволяет увеличить биомассу, энергию прорастания иустойчивость к патогенам.
С учетом низкой аллергенности и мутагенности, атакже отсутствия побочных действий, полисахариды являются весьмаперспективным объектом исследований с практической – медицинской точкизрения [21, 22, 23].Доктор Кэрроу в своей клинической практике испытал β-глюкан вразличных условиях, в том числе в случаях рака, язвы и для общегоподдержания здоровья.
Он вводил β-глюкан пациентам с раком кожи, и втечение трех месяцев опухоль полностью исчезала. Введение β-глюканаежедневно пяти пациентам, перенесшим рак молочной железы и лучевуютерапию, позволило избежать последствий лучевой терапии, в частностирадиационных поражений кожи. Применяя β-глюкан местно для лечения язву двух пациентов, доктор Кэрроу добился их рубцевания в течение двухмесяцев [24].Шривастава и Адамс установили наличие β-гликозидной связи восновной цепи полисахаридов между D-глюкозой и D-маннозой [25]. Россобнаружил связывание глюканов с CR3 рецептором [26] и установилтерапевтическое действие глюканов на раковые клетки [27].
Вслед за этимАндерхил обнаружил, что одним из способов передачи сигналов глюканамиявляются TLR рецепторы [28], а спустя несколько лет Браун и Гордоноткрыли роль рецептора Dectin-1 [29]. Также профессор Браун обнаружил,10что использование глюканов приводит к различным клеточным ответам, втом числе иммунным [30].Несмотря на то, что исследования полисахаридов ведутся давно, ониоказались весьма разбросаны как по времени, так и географически. Учитываяраспространенность углеводов в живой природе и их значительнуювариабельность по структуре и проявлениям биологической активности,можно утверждать, что данный класс химических соединений имеетмногообещающие перспективы массового изучения и применения вразличных областях.Цель диссертационной работыЦелью исследования является определение молекулярных механизмовбиологической активности природных полисахаридов из Helianthus tuberosusL.Задачи диссертационной работыВыделение и очистка полисахарида из Helianthus tuberosus L.
(HTLP)методами гельпроникающей хроматографии, ультра- и тангенциальнойфильтрации.Определениеполисахарида,физико-химическихтакихкактипхарактеристикгликозиднойсвязи,полученногоспектральныехарактеристики (инфракрасный спектр, ультрафиолетовый спектр, ЯМРспектр), моносахаридный состав, молекулярная масса.Изучение биологической активности выделенного полисахарида впротивовирусной,противораковой,иммуномодулирующейирадиопротекторной моделях.Отработка подходов для изучения рецепторного взаимодействия иопределение возможных молекулярных механизмов действия полисахаридаиз Helianthus tuberosus L.11Построение биофизической модели для описания переключениясостояния клетки при взаимодействии полисахарида с рецепторами Dectin-1и TLR-6 с точки зрения бифуркационного подхода.Основные положения, выносимые на защиту1.
Полисахарид из Helianthus tuberosus L. обладает биологическойактивностью,котораярадиозащитной,проявляетсявмоделях:колониестимулирующей,противораковой,противовируснойииммуномодулирующей.2. Полисахарид из Helianthus tuberosus L. обладает разветвленным строением,с боковыми цепями с β-(1→4) и β-(1→3)-гликозидными связями, которыеопределяют биологическую активность; относится к классу гетерогликанов исодержит 0,5% белка.3. Биологическое действие полисахарида обусловлено взаимодействиемHTLP с рецепторами Dectin-1, TLR-6 и активации их внутриклеточныхкаскадов.4. В результате применения полисахарида из Helianthus tuberosus L.происходитзапускиммунологическихпроцессовнаклеточномиорганизменном уровнях.5.Предложеннаямодельбифуркационныхпереключенийвклетке,вызванных взаимодействиями полисахарида из Helianthus tuberosus L.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
