Biomedical Chemistry - Research and Methods (E-Journal)
Not a member yet
181 research outputs found
Sort by
Проникновение в опухолевые клетки фото-сенсибилизатора хлорина е6 в составе фосфолипидных наночастиц при конъюгации с гексапептидом, содержащим последовательность NGR
No full textThe possibility of increased internalization of the photosensitizer chlorin e6 in tumor cells was investigatedusing soy phosphatidylcholine nanoparticles 20-30 nm with or without attached peptide containing Asn-Gly-Arg (NGR) motif was studied. This amino acid sequence exhibits affinity to aminopeptidase N (CD13), wich is overexpressed in a number of tumor cells and vessels. Nanoparticles with chlorin e6 were prepared with added of distearoylphosphatidylcholine (DSPE) conjugated through PEG with a hexapeptide containing the NGR sequence, and then were incubated with tumor cells НерG2 and MCF-7. Chlorin e6 accumulation in СD13-negative cells (MCF-7) did not depend on the presence of peptide NGR in nanoparticles. However, for НерG2 cells a twofold increase of chlorine e6 internalization was observed as compared with the same particles without NGR. Differences in the response of these two cell lines, differed in expression of aminopeptidase N (APN), suggest the possibility of this protein using for targeted delivery. The prospectivity of usage of phospholipids nanoparticles conjugated with targeting peptide for photodynamic therapy is discussed, taking into account possible variation of APN expression, inherent for many solid tumors.Исследована возможность повышения проникновения в опухолевые клетки фотосенсибилизатора хлорина е6 путём включения его в наночастицы с размером 20-40 нм из соевого фосфатидилхолина с добавлением пептида, содержащего мотив Asn-Gly-Arg (NGR), аффинный к повышенно экспрессирующемуся на клетках ряда опухолей и опухолевых сосудов белку аминопептидазе N (APN, CD13). Хлорин е6 встраивали в наночастицы, приготовленные с добавлением дистеароилфосфатидилэтаноламина (DSPE), конъюгированного через ПЭГ с гексапептидом, включающим последовательность NGR. Полученную композицию инкубировали с опухолевыми клетками НерG2 и MCF-7. Для СD13-отрицательных клеток MCF-7 накопление хлорина е6 не зависело от присутствия пептида в наночастицах, в то время как для клеток НерG2 наблюдалось двукратное повышение интернализации хлорина е6 по сравнению с инкубацией с такими же наночастицами без NGR. Различия ответа этих двух клеточных линий, отличающихся по экспрессии APN, подтверждают возможность использования этого белка в качестве мишени для направленной доставки. Обсуждается перспективность использования в фотодинамической терапии фосфолипидных наночастиц с присоединённым содержащим NGR адресным пептидом с учётом возможных вариаций экспрессии APN, свойственной многим сóлидным опухолям
QSAR моделирование острой оральной токсичности млекопитающих
Get PDF7490 organic compounds exhibiting acute oral toxicity in mice were studied. Regression models with satisfactory statistical characteristics have been created using the original AMP (arithmetic mean property) approach. The best models using the training and test sets were characterized by the squared linear correlation coefficient and the standard deviation of 0.5 and 0.45 (in log(1/LD50) units).В работе исследован ряд из 7490 органических соединений, обладающих острой оральной токсичностью по отношению к мышам. С использованием оригинального подхода АСС (арифметическое среднее свойство) созданы регрессионные модели, обладающие удовлетворительными статистическими характеристиками. В частности, в лучших моделях с использованием обучающей и тестовой выборок квадрат коэффициента линейной корреляции и стандартное отклонение (в единицах log(1/LD50)) составили 0.5 и 0.45 соответственно
pIPredict версия 2: новые возможности и работа с PTM
Get PDFpIPredict was created as a tool for prediction of the isoelectric point of peptides and proteins. It can also generate virtual 2D electrophoresis maps. The method of pI prediction is based on the Henderson-Hasselbach equation. In a new version the ProMoST and our new scales of pKa values were added. The other added features included: correction of electrophoretic shift by analyzing amino acid composition of proteins and prediction of pI values for proteins with a new set of posttranslational and other chemical modifications. Prediction of pI for proteins with PTM can be used to predict position of modified proteoforms on the virtual 2D electrophoresis map or as the tool of identifying which particular proteoform was observed in the experiment.The program also includes several widely used pKa scales, that can partially calculate values for proteins with some post-translational modifications. pIPredict is created as JAVA application and is freely available at http://www.ibmc.msk.ru/LPCIT/pIPredict.Программа pIPredict, созданная как инструмент предсказания изоэлектрической точки пептидов и белков, служит для генерации карт виртуального двумерного (2D) электрофореза. Метод предсказания pI основан на использовании уравнения Хендерсона-Хассельбаха. В программе использованы несколько шкал значений pKa, включая вновь добавленные по сравнению с первой версией (ProMoST), а также новую версию собственной шкалы. Добавлены модули коррекции электрофоретического сдвига по молекулярному весу и вариативного предсказания pI для заданного набора модификаций. Функция предсказания pI для PTM может быть использована для предсказания положения модифицированных форм белков на карте виртуального 2D электрофореза, а также для предсказания конкретно наблюдаемой в эксперименте протеоформы. В программе также реализованы возможности предсказания по ряду других широко распространённых шкал с учётом некоторых посттрансляционных модификаций (PTM) и добавления собственных вариантов шкалы. Программа написана на языке JAVA и свободно доступна по адресу http://www.ibmc.msk.ru/LPCIT/pIPredict
Влияние ионов металлов на микротрубочки как возможный механизм патогенеза болезни Альцгеймера
Get PDFThe article provides an overview of our own results of comparative study of influence of ions of iron, zinc and aluminium on the structure of microtubules from tubulin and microtubules associated proteins of rat brain with data on the structure of microtubules from tubulin and microtubules associated proteins from the brain of patients with Alzheimer′s disease (AD). A significant decrease in the amount of soluble tubulin was found in the postmortem brain of AD patients in comparison with the control group in the hippocampus, frontal cortex and substantia nigra, but not in the inferior olive. In vitro polymerization of tubulin and microtubules associated proteins from the brain of AD patients and electron micrographs of microtubules were obtained. The assembly of microtubules from brains of AD patients is disrupted, resulting in defective structures. On the other hand, the study of the influence of Al3+, Fe3+, Zn2+ on the microtubules from rat brains tubulin and microtubules associated proteins assembly and structure has shown that all studied metals are able to reduce the amount of microtubules and induce the assembly of anomal structures. According to the degree of the destructive effect on the microtubules and, accordingly, the possible significance in the pathogenesis of Alzheimer disease, metal ions can be arranged in the following sequence Al3+ > Zn2+ > Fe3+. Moreover, phosphorylation of tubulin and microtubules associated proteins in the presence of aluminum ions to the greatest extent reflects the phosphorylation of these proteins at AD. Comparison of data on the structure of microtubules after their assembly from brains of AD patients tubulin and microtubules associated proteins from brains of AD patients, and from the brain of rats, but in the presence of metal ions, confirm the conclusion about the possible role of the metals in the AD etiopathogenesis.Обобщены собственные результаты сравнительного исследования эффектов ионов железа, цинка и алюминия на структуру микротрубочек в процессе их сборки из тубулина и микротубуллоассоциированных белков мозга крысы с данными по изменению структуры микротрубочек в процессе их сборки из тубулина и белков, ассоциированных с микротрубочками (МАР от англ. microtubules associated proteins), мозга больных болезнью Альцгеймера (БА). В мозге больных БА выявлено значительное снижение количества растворимого тубулина, по сравнению с контрольной группой, в гиппокампе, лобной коре и чёрной субстанции, но не в нижней оливе. Отработаны условия, позволившие впервые провести in vitro полимеризацию тубулина и MAP мозга больных БА и получить электронные микрофотографии образовавшихся структур. Показано, что при БА нарушен процесс сборки микротрубочек, в результате чего образуются дефектные структуры. С другой стороны, исследование влияния ионов Al3+, Fe3+, Zn2+ на сборку и структуру микротрубочек из тубулина и MAP мозга крысы показало, что любой из исследованных нами металлов способен снижать количество микротрубочек и вызывать образование аномальных структур. По степени деформирующего воздействия на микротубулярную систему клеток мозга и, соответственно, возможной значимости в патогенезе БА, ионы металлов можно расположить в следующей последовательности Al3+ > Zn2+ > Fe3+. Более того, спектр фосфорилирования тубулина и MAP в присутствии ионов алюминия в наибольшей степени отражает фосфорилирование этих белков при болезни Альцгеймера. Сопоставление данных о нарушениях структуры микротрубочек, наблюдаемых при их сборке из препаратов тубулина и MAP из мозга больных БА, и из мозга крыс, но в присутствии ионов металлов, подтверждают вывод о возможной роли металлов в этиопатогенезе болезни Альцгеймера
Компьютерная оценка селективности ингибирования мускариновых рецепторов M1-M4
Get PDFA set of models for preliminary estimation of the inhibition constant values of potential ligands for the 4 acetylcholine muscarinic receptors M1-M4 was developed. The study uses an information about three-dimensional structure of human M1, M2 and M4 receptors, as well as the M3 receptor model, constructed by homology based on the structure of the rat M3 receptor. The Ki values for 42 compounds were obtained from the sources. Modeling of “protein-ligand” complexes was performed using molecular docking and molecular dynamics procedures. The component energy characteristics of the complexes were calculated from data obtained from simulation of molecular dynamics by the MM-PBSA/MM-GBSA methods. These characteristics were used as independent variables to construct the linear regression equations for pKi value predicting. The equations obtained for each receptors allow us to predict pKi with an average accuracy of 0.65 logarithmic units.Разработан набор моделей для предварительной оценки значения константы ингибирования (Ki) потенциальных лигандов к четырем ацетилхолиновым мускариновым рецепторам М1-М4. В работе использованы сведения о трёхмерной структуре рецепторов человека М1, M2 и М4, а также модель рецептора М3, построенная по гомологии на основе структуры крысиного рецептора М3. Значения Ki для 42 соединений взяты из литературных источников. Для моделирования комплексов “белок-лиганд” использовали процедуры молекулярного докинга и последующей молекулярной динамики. На основании данных, полученных в ходе симуляции молекулярной динамики с использованием методов MM-PBSA/MM-GBSA, рассчитаны покомпонентно энергетические характеристики комплексов, которые были использованы в качестве независимых переменных для построения уравнений линейной регрессии с целью предсказания величины pKi. Уравнения, полученные для отдельных рецепторов, позволяют предсказывать pKi со средней точностью 0.65 логарифмической единицы
Свойства кальций-активируемых хлорных токов в нейронах Пуркинье мозжечка крыс
Get PDFThe presence of calcium-activated chloride current was shown using on freshly isolated rat Purkinje cerebellum neiurones and the pacth-clamp method in the whole-cell configuration. Chloride currents appeared in sodium-free external solution and reversibly disappeared in chloride-free or calcium-free external solution. Replacing of K+ ions (120 mM) to Cs+ ions in micropipette (120 mM) show the chloride currents even with 140 mM Na+ in external solution. This current was blocked to 80–100% by nifluminic acid (25–100 μM). It was found out that well known blockers of potassium channels tetraethylammonium (TEA) and 4-aminopyridine (4-AP) also effectively blocked chloride channels. The IC50 values for TEA and 4-AP were 130 μM, and 110 μM respectively. The action of TEA was reversible, while 4-AP at concentration 100 μM and above irreversibly blocked chloride channels.Методом локальной фиксации потенциала (patch-clamp) в конфигурации на целой клетке (whole cell) показано наличие выходящего Ca2+-активируемого хлорного тока в мембране свежеизолированных клеток Пуркинье мозжечка крыс. Хлорные токи появлялись в безнатриевом наружном растворе и обратимо исчезали в отсутствие снаружи ионов Cl- или ионов кальция. При замене ионов K+ в микропипетке на ионы Cs+ (120 мМ) этот ток появлялся при концентрации ионов натрия (140 мМ) снаружи от мембраны. Ток на 80–100% блокировала 25–100 мкМ нифлуминовая кислота. Блокаторы калиевых каналов тетраэтиламмоний (ТЕА) и 4-аминопиридин (4-АП) также блокировали кальций-активируемые хлорные токи. Значение IC50 для ТЭА составило 130 мкМ и 110 мкМ для 4-АП. Действие ТЭА было обратимо. 4-АП в концентрации 100 мкМ и выше действовал необратимо, блокируя выходящие калиевые токи и выходящий хлорный ток
Анализ иммунохимических показателей при вертеброгенном болевом синдроме
Get PDFThe immune system can react to pain by synthesis of the natural antibodies to pain-regulating mediators which affec t the nervous system. In this study, the analysis of content antibodies to opioid peptides (β-endorphin and orphanin FQ) and biogenic amines (serotonin and dopamine) in vertebrogenic pain syndrome (PS) was carries out in serum of PS patients. It has been found that this PS is accompanied by an increase in the production of antibodies to the neurotransmitters studied, and the immune response to opioid peptides is more profound than to biogenic amines. The antibodies levels were higher in female patients than in males (especially for orphanin FQ). These data indirectly correlate with the PS intensity and the dynamics of its regression, evaluated using a visual analogue scale (VAS). Thus, the pain intensity measured by VAS in women was higher, in compare with men and the dynamics of decrease was lower. In addition, it was found that during the significant decrease of the pain intensity, there was no significant decrease in antibody levels to antinociceptive mediators. Apparently, this observation indicates the antibodies to antinociceptive mediators can effect the mechanisms of transition from acute to chronic pain and in maintenance of chronic pain.Иммунная система может реагировать на боль образованием антител к медиаторам, регулирующим болевой сигнал, и через них влиять на нервную систему. В данной работе был проведен анализ содержания антител к опиоидным пептидам (β-эндофину и орфанину) и биогенным аминам (серотонину и дофамину) при вертеброгенном болевом синдроме (БС). Установлено, что данный БС сопровождается повышением продукции антител к исследуемым нейромедиаторам, причём к опиоидным пептидам иммунный ответ более выражен, чем к биогенным аминам. У женщин показатели содержания антител выше, чем у мужчин, особенно к орфанину. Эти данные косвенно коррелируют с показателями интенсивности БС и динамики его регресса, оценку которой проводили по визуально-аналоговой шкале (ВАШ). Так обнаружено, что интенсивность боли по ВАШ у женщин была выше, чем у мужчин, и динамика регресса ниже. На фоне достоверного снижения интенсивности БС не происходит значимого снижения уровней антител к антиноцицептивным медиаторам. По-видимому, это наблюдение указывает на влияние данных антител на процессы хронизации и поддержания болевого состояния
Усиление сигнала SPR биосенсора с помощью золотых наночастиц на примере анализа бета-2-микроглобулина человека
Get PDFThe highly sensitive method of surface plasmon resonance (SPR) detection of low concentrations of target proteins based on the biosensor signal enhancement by using gold nanoparticles (similar to “sandwich” assay type) is described. The commercial protein preparations of beta-2-microglobulin (B2M) as a model biomarker and polyclonal (Pab) and monoclonal antibodies (Mab) to B2M were used. It has been shown that this universal and reproducible method can be applied for SPR analysis of other protein biomarkers by analogy with the biomarker protein B2M. The present work is also focused on the experimental protocol description. The protocols of gold nanoparticles (GNP) synthesis, obtaining the conjugates of Pab/GNP and measuring their concentration, the protocol of Mab covalent immobilization on the optical chip CM5 of a biosensor and also SPR registration of molecular interactions Mab-biomarker and in the “sandwich” assay type Mab-biomarker-Pab or Mab-biomarker-Pab/GNP are considered in detail.Описан высокочувствительный метод детекции низких концентраций целевых белков с помощью усиления сигнала оптического биосенсора на основе поверхностного плазмонного резонанса (SPR) с использованием золотых наночастиц (по типу “сандвич”). В качестве модели биомаркера использован коммерческий белковый препарат бета-2-микроглобулина (B2M), а также препараты поликлональных (Pab) и моноклональных антител (Mab) к B2M. Данный метод анализа вследствие его универсальности и воспроизводимости может быть применён для анализа любых белковых биомаркеров. Подробно рассмотрены экспериментальные протоколы синтеза золотых наночастиц (GNP), получения их конъюгатов с поликлональными антителами (Pab/GNP), спектрофотометрического определения концентрации наночастиц и конъюгатов, ковалентной иммобилизации Mab на поверхности оптического чипа СМ5 биосенсора, регистрации взаимодействий Mab-биомаркер и формирования типа “сандвич” Mab-биомаркер-Pab и Mab-биомаркер-Pab/GNP
Алгоритм создания таргетных масс-спектрометрических методов для детекции белков
Get PDFDetermination of protein concentration in biological samples is an important task for biological research, as well as for medicine and routine clinical biochemistry. The introduction of stable isotope-labeled peptide standards (SIS) made it possible to determine accurately absolute protein concentrations in proteomic studies. The correct choice of SIS and the systematic way to develop a s method for selected reaction monitoring (SRM) are very important steps that are crucial for further identification and measurements of protein concentration. In this paper, we summarize our experience of selecting SIS for measuring the protein concentration by SRM. The results are presented in the form of an algorithm that describes the main stages of the SIS selection and the main points in the development of SRM methods for the targeted protein detection and determination of protein concentrations in biological samples.Определение концентраций белков является важной задачей в биологии и медицине, а также используется в клинической лабораторной практике для диагностики заболеваний. Измерения абсолютных концентраций белков в масс-спектрометрии стали возможны благодаря внедрению в практику внутренних стандартов, которые в точности соответствуют химической структуре измеряемого вещества, но синтезированы с использованием изотопно-меченых молекул. Правильный выбор внутреннего стандарта и систематических подход в разработке методики мониторинга выбранных реакций (Selected Reaction Monitoring, SRM) определяет качество идентификации и точность измерения концентрации таргетного белка. В данной работе суммирован наш опыт по выбору пептидного стандарта для измерения концентрации белков. Результаты представлены в виде алгоритма, который учитывает основные стадии выбора внутреннего стандарта и основные моменты разработки методов детекции и определения концентрации белко
Современные тенденции в создании препаратов для лечения болезни Альцгеймера и их клинические испытания
Get PDFIntracellular and extracellular accumulation of fibrillary proteins, beta-amyloid and hyperphosphorylated Tau, in patients with Alzheimer’s disease (AD) leads to chronic and progressive neurodegenerative process. Overaccumulation of aggregates results in synaptic dysfunction and inevitable neuronal loss. Although the exact molecular pathways of the AD still require better understanding, it is clear this neuropathology is a multifactorial disorder where the advanced age is the main risk factor. Lately, several dozens of drug candidates have succeeded to phase II clinical trials; however, none has passed phase III. In this review we summarize existing data on anti-AD therapeutic agents currently undergoing clinical trials and included in the public websites www.clinicaltrials.gov and Alzforum.org as well as the Thomson Reuters «Integrity» database. We revealed three major trends in AD drug discovery. First, developing of “disease-modifying agents” could potentially slow the progression of structural and functional abnormalities in the central nervous system providing sustainable improvements of cognitive functions, which persist even after drug withdrawal. Secondly, the focused design of multitargeted drugs acting on multiple key molecular pathways. Finally, the repositioning of drugs that are already available on the market for the novel (anti-AD) application provides a promising strategy for finishing clinical trials and re-marketing.При болезни Альцгеймера (БА) происходит внутриклеточное и внеклеточное накопление фибриллярных белков: бета-амилоида и гиперфосфорилированного тау, которые приводят к хроническому и прогрессирующему нейродегенеративному процессу в мозге. Накопление отложений вызывает синаптическую дисфункцию и неизбежную гибель нейронов. До сих пор молекулярные механизмы БА изучены не полностью, однако установлено, что БА является многофакторным расстройством, при этом преклонный возраст является основным фактором риска. За последнее десятилетие более 50 лекарственных кандидатов успешно прошли клинические исследования II фазы, при этом ни один из них не прошел исследования фазы III. С использованием общедоступного интернет-ресурса www.clinicaltrials.gov и Alzforum.org, а также базы Thomson Reuters “Integrity” в обзоре суммированы данные по разработке препаратов для лечения болезни Альцгеймера, находящихся в настоящее время на клинических исследованиях. Выделены некоторые основные тенденции: (1) разработка соединений, действующих на основные стадии патогенеза болезни (так называемые “болезнь-модифицирующие” средства) – препараты, которые могут замедлить развитие структурных и функциональных аномалий в центральной нервной системе, обеспечивая устойчивое улучшение когнитивных функций, сохраняющихся даже после отмены препарата; (2) целенаправленная разработка мультитаргетных лекарств, действующих на несколько молекулярных мишеней, вовлеченных в патогенез болезни; (3) репозиционирование известных ранее лекарств на новое (анти-альцгеймеровское) применение, представляющее собой очень перспективный подход