Индуцированные конформационные переходы в полипептидах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.04, доктор наук Егоров Владимир Валерьевич

• Егоров Владимир Валерьевич
• доктор наук
• 2020

Оглавление диссертации доктор наук Егоров Владимир Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Конформационные переходы

1.1.1 Конформационные переходы и олигомеризация

1.1.2 Конформационные болезни

1.1.3 Болезни, связанные с конформационными переходами

1.1.4 Функциональные амилоиды

1.1.5 Индуцированные пептидами конформационные переходы

1.1.6 Эволюционные аспекты способности белков к конформационным переходам

1.1.7 Заключение по Разделу

1.2 Особенности первичной структуры белков, склонных к конформационным переходам

1.2.1 Периодичность и аминокислотные повторы

1.2.2 Зеркально-симметричные мотивы

1.2.3 Ионные самокомплементарные мотивы

1.2.4 Заключение по Разделу

1.3 Методы изучения белковых олигомеров и фибрилл

1.3.1 Методы изучения белок-белковых взаимодействий

1.3.2 Электронная и атомно-силовая микроскопия

1.3.3 Методы изучения белков в растворе

1.3.4 Определение аномальной природы фибрилл. Флуориметрия

1.3.5 Масс-спектрометрия

1.3.6 Компьютерное моделирование

1.3.7 Заключение по Разделу

1.4 Заключение

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Материалы

2.1.1 Пептиды SI, WT и R

2.1.2 Пептиды-фрагменты РВ1

2.1.3 Триазавирин

2.2 Методы

2.2.1 Поиск симметрии в аминокислотной последовательности бета-2-микроглобулина

2.2.2 Молекулярная динамика бета-2-микроглобулина

2.2.3 Докинг модельных белков (B2mWT, В2тО;ег и В2т№ег)

2.2.4 Просвечивающая электронная микроскопия

2.2.5 Моделирование олигомеризации белков в упрощённой модели на основе клеточных автоматов

2.2.6 Поиск гомологии

2.2.7 Моделирование структуры мономера пептида SI

2.2.8 Моделирование олигомеризации пептидов

2.2.9 Препараты фибрилл SI и Т7У

2.2.10 Препараты пептида WT

2.2.11 Атомно-силовая микроскопия (АСМ)

2.2.13 Измерение спектров МУРН

2.2.14 Флуориметрия комплексов пептидов с красителем тиофлавин Т (^Т)

2.2.15 Круговой дихроизм

2.2.16 Моделирование системы Т7У

2.2.17 Моделирование системы пептидов SI

2.2.18 Молекулярная динамика пептида SI

2.2.19 Масс-спектрометрия SI

2.2.20 Моделирование т sШco пептидов WT и R

2.2.21 Высоко эффективная жидкостная хроматография

2.2.22 Масс-спектрометрия WT

2.2.23 Малоугловое рассеяние рентгеновских лучей (МУРР)

2.2.24 Компьютерное моделирование пространственной структуры пептидов-фрагментов PB1

2.2.25 Молекулярный докинг пептидов-фрагментов PB1

2.2.26 Оптическая спектроскопия

2.2.27 Микромасштабный термофорез

2.2.28 Проточная цитофлуориметрия

2.2.29 Конфокальная микроскопия

2.2.30 Противовирусная активность пептида PB1(6-14)

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Роль зеркально-симметричных мотивов в конформационных переходах

3.1.1 Бета-2-микроглобулин. Роль симметрии первичной структуры в олигомеризации

3.1.2 Обобщение участия симметрии интерфейса взаимодействия в

олигомеризации с использованием модели клеточных автоматов

3.1.3. Заключение по Разделу

3.2 Модельный пептид, содержащий ионный самокомплементарный мотив

3.2.1 Особенности первичной структуры модельного пептида

3.2.2 Моделирование олигомеризации пептида SI

3.2.3 Электронная и атомно-силовая микроскопия

3.2.4 Корреляционная спектроскопия и малоугловое рассеяние

3.2.5 Определение амилоидоподобной природы фибрилл

3.2.6 Анализ спектров кругового дихроизма

3.2.7 Предпосылки выбора антиамилоидогенного соединения, воздействующего на олигомеризацию пептида SI

3.2.8 Электронная микроскопия

3.2.9 Малоугловое рассеяние нейтронов

3.2.10 Масс-спектрометрия

3.2.11 Спектрофлуориметрия

3.2.12 Молекулярно-динамическое моделирование TZV

3.2.13 Корреляционная спектроскопия TZV

3.2.14 Молекулярно-динамическое моделирование пептида SI

3.2.15 Анализ молекулярно-динамических траекторий смеси SI и TZV

3.2.16 Заключение по Разделу

3.3 Конформационные переходы в пептиде, несущем зеркально-симметричный мотив

3.3.1. Модельный пептид из альфа-лактальбумина

3.3.2 Молекулярно-динамическое моделирование олигомеризации WT

3.3.3 Молекулярно-динамическое моделирование индукции конформационного перехода

3.3.4 Индукция фибриллогенеза пептида WT in vitro

3.3.5 Малоугловое рентгеновское рассеяние на растворе пептида R

3.3.6 Молекулярная динамика ансамбля молекул пептида R

3.3.7 Автопротеолиз пептида WT

3.3.8 Заключение по Разделу

3.4 Зеркально-симметричный мотив в субъединице PB1 полимеразы вируса гриппа А

3.4.1 Введение. Белок PB1 как мишень для противовирусных препаратов

3.4.2 Особенности первичной структуры белка PB1 вируса гриппа А

3.4.3 Молекулярно-динамическое моделирование пептида, содержащего зеркально-симметричный мотив PB1

3.4.4 Стабилизация бета-структуры в зеркально-симметричном мотиве PB1(6-25)

3.4.5 Индукция конформационного перехода в пептидной модели

3.4.6 Времяразрешённое рентгеновское рассеяние. Временные параметры взаимодействия модельных пептидов

3.4.7 Взаимодействие пептидов изолированного N-концевого домена и пептида PB1(6-14)

3.4.8 Заключение по Разделу

3.5 Активность пептида PB1(6-14) in cellulo и in vivo

3.5.1 Проникновение пептида в клетки

3.5.2 Индукция агрегации in cellulo

3.5.3 Противовирусная активность in cellulo

3.5.4 Активность пептида на модели гриппозной инфекции у мышей

3.5.5 Заключение по Разделу

3.6. Концепция дизайна биологически активных пептидов, способных к индукции конформационных переходов в белках-мишенях

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Индуцированные конформационные переходы в полипептидах»

Актуальность темы исследования

Осуществление белками специфических функций - процесс, лежащий в основе как нормального функционирования живого организма, так и возникновения патологических состояний, связанных с жизнедеятельностью патогенных микроорганизмов. Изменение функциональной активности белков, а именно восстановление утраченной функции того или иного белка организма или нарушение функционирования белка патогенного микроорганизма, способно препятствовать развитию патологического процесса. Модулирование активности белков может осуществляться за счёт их взаимодействия с высокоаффинными лигандами. Поиск таких соединений-лигандов является актуальной задачей, решение которой необходимо для разработки новых биологически активных веществ.

В настоящее время для поиска используется ряд подходов, включающий молекулярное моделирование и высокопроизводительный скрининг библиотек низкомолекулярных соединений, а также выделение и анализ природных соединений, способных воздействовать на функциональную активность белков-мишеней. Применение этой стратегии поиска лигандов, так называемого иррационального поиска, приводит к обнаружению новых биологически активных веществ, однако является трудоёмким и требует больших финансовых затрат, так как подразумевает тестирование каждого соединения из библиотеки. В то же время рациональный поиск, использующий фундаментальные знания о структурно-функциональных особенностях белков, требует существенно меньшего объёма экспериментальной работы по проверке прототипов соединений.

В настоящей работе для модулирования активности белков-мишеней предлагается использовать соединения, способные специфически воздействовать на их пространственную структуру. Предложены фундаментальные основы и реализованы принципы рационального de novo дизайна соединений, обладающих такой активностью, что и обусловливает актуальность работы.

Степень разработанности темы исследования

Фундаментальная проблема связи первичной и пространственной структуры белков, затронутая в работах Анфинсена [1] в 60-х годах XX века и не теряющая актуальности до настоящего времени [2], снова стала активно исследоваться в конце XX века в связи с развитием методов, позволяющих изучать поведение белков в растворе, таких как спектроскопия ядерного магнитного резонанса, малоугловое рассеяние и молекулярно-динамическое моделирование. Изучение структурных изменений белков при помощи этих методов позволило не только показать молекулярные механизмы активности ферментов, но и обнаружить роль крупномасштабных перестроек пространственной структуры (конформационных переходов) в функционировании белков [3,4]. Исследования конформационных переходов в амилоидогенных белках [5], а также открытие механизмов распространения прионных заболеваний [6] открыли путь как для борьбы с конформационными заболеваниями, так и для использования индуцированных конформационных переходов в терапии, в частности, онкологических заболеваний

[7].

В работе представлены данные собственных экспериментальных исследований, проведённых с использованием современных биохимических, биофизических и молекулярно-биологических методов и направленных на поиск новых подходов к дизайну низкомолекулярных и пептидных соединений, способных специфически взаимодействовать с белками-мишенями и влиять на их третичную и четвертичную структуру.

В качестве объектов исследования выступают полипептиды, обладающие симметрией первичной структуры, а также фрагменты таких полипептидов, в том числе бета-2-микроглобулин человека (UniProtKB: P61769) - в качестве белка, способного к образованию амилоидоподобных фибрилл и обладающего симметрией первичной структуры; модельный синтетический пептид GDIRIDIRIDIRG, также обладающий симметрией первичной структуры и содержащий аминокислотные остатки (а.о.) аргинина, потенциально способные к взаимодействию с аналогами азотистых оснований; модельный пептид

GYDTQAIVENNESTEYG, обладающий симметрией первичной структуры (N- и C-концевые тетрапептиды GYDT и TEYG), гомологичный участку 35-51 а.о. бета-домена альфа-лактальбумина человека (UniProtKB: P00709), а также пептид TDYG, гомологичный C-концевому участку данного пептида; пептиды MDVNPTLLFLKVPAQNAISTTFPYT и TLLFLKVPAQNAISTTFPYT, содержащие симметричные мотивы первичной структуры из последовательности субъединицы PB1 полимеразы вируса гриппа А (UniProtKB: Q9WLS3 (RDRP_I97A1)), участвующей в патогенезе гриппа А, а также пептиды TLLFLKVP и TLLFLKVPA, совпадающие по первичной структуре с фрагментами данного симметричного мотива.

Исследования проводились в Отделе молекулярной и радиационной биофизики НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ, в Отделе молекулярной вирусологии ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России и в Отделе молекулярной генетики ФГБНУ «ИЭМ». В работе представлены данные исследований, выполненных в период с 2007 по 2018 годы.

Цель исследования

Цель исследования заключается в создании принципа дизайна соединений, способных к модуляции биологических свойств полипептидов путем воздействия на их пространственную организацию.

Задачи исследования:

1. Выявить особенности первичной структуры белков, обусловливающие их способность к конформационным переходам и образованию амилоидоподобных фибрилл.

2. Разработать модельный пептид, несущий выявленные особенности первичной структуры. Изучить способность такого синтетического пептида к образованию амилоидоподобных фибрилл in vitro. Получить и охарактеризовать амилоидоподобные фибриллы, образованные данным пептидом. Провести анализ антиамилоидогенного действия соединения из

класса аналогов азотистых оснований, взаимодействующего с аминокислотными остатками аргинина в составе зеркально-симметричного мотива, с использованием разработанной модельной системы. Изучить механизм влияния данного соединения на четвертичную структуру модельного пептида;

3. Изучить конформационную активность пептида, гомологичного участку зеркально-симметричного мотива бета-домена альфа-лактальбумина.

4. Провести поиск в аминокислотной последовательности белка PB1 вируса гриппа А участков, содержащих потенциально конформационно- лабильные зеркально-симметричные мотивы. На пептидной модели in vitro изучить конформационную активность участка, гомологичного части зеркально-симметричного мотива N-концевого домена белка PB1.

5. Исследовать способность синтетического пептида, соответствующего по первичной структуре части зеркально-симметричного мотива N-концевого домена белка PB1, к транспорту внутрь клетки и способность его к индукции агрегации модельного белка, несущего мишенную последовательность, in cellulo. Изучить противовирусную активность разработанного пептида в отношении вируса гриппа А in cellulo и in vivo.

6. Сформулировать концепцию дизайна олигопептидов, способных специфически взаимодействовать с белками-мишенями

Научная новизна

В настоящей работе впервые предлагается принцип рационального дизайна биологически активных пептидов, основанный на способности некоторых пептидов, совпадающих по первичной структуре с фрагментом целевого белка, к специфическому взаимодействию с ним. Также в работе показана роль образования супрамолекулярных комплексов пептидных и низкомолекулярных соединений в увеличении их биологической активности и возможность использования пептидных моделей при разработке соединений, способных вызывать изменение конформации белков.

Теоретическая и практическая значимость работы

В работе предлагается концепция модуляции конформации целевых белков под воздействием пептидов и низкомолекулярных соединений. Разработанная концепция применима при поиске новых веществ, специфически воздействующих на целевые белки, в первую очередь, при разработке новых лекарственных препаратов. В работе предлагается подход для поиска пептидных препаратов. Этот подход применим, в том числе, и при разработке противовирусных средств, что особенно актуально в свете возникновения устойчивости вирусов к существующим препаратам. На основе предложенного в работе подхода найдена структура пептида, обладающего противовирусным действием in vivo. Обнаруженный механизм индуцированных пептидами конформационных переходов обусловливает теоретическую значимость исследования, особенно в свете открытия природных регуляторных пептидов, совпадающих по первичной структуре с фрагментами природных белков [8]. Разработанные новые подходы к поиску модуляторов структуры и функции целевых белков при создании новых препаратов определяют практическую значимость исследования.

Методология и методы исследования

Для выполнения поставленных задач применялись компьютерный анализ первичной структуры белков, молекулярно-динамическое моделирование, электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия, малоугловое рассеяние нейтронов и малоугловое рентгеновское рассеяние, динамическое светорассеяние, конфокальная микроскопия, световая и флуоресцентная микроскопия, оптическая и флуоресцентная спектроскопия, масс-спектрометрия, микромасштабный термофорез, круговой дихроизм, аналитическая хроматография.

Положения, выносимые на защиту:

1. Зеркально-симметричные мотивы в составе белка способны к стабилизации

его ненативной конформации за счёт склонности таких мотивов к участию в

межмолекулярных взаимодействиях.

2. Предложенный теоретически модельный пептид, несущий зеркально-симметричный ионный самокомплементарный мотив, образует амилоидоподобные фибриллы in vitro. Соединение из класса аналогов азотистых оснований (триазавирин) в составе супрамолекулярных комплексов обладает антиамилоидогенным действием в отношении фибрилл, образованных данным пептидом.

3. Тетрапептид, гомологичный участку зеркально-симметричного мотива альфа-лактальбумина человека, образует супрамолекулярные комплексы в растворе и индуцирует конформационный переход в пептиде, гомологичном бета-домену альфа-лактальбумина человека.

4. Пептид, гомологичный половине зеркально-симметричного мотива в N-концевом домене белка PB 1 вируса гриппа А, индуцирует конформационный переход в пептиде, совпадающем по первичной структуре с данным мотивом. Настоящий пептид способен к проникновению внутрь клеток и обладает противовирусной активностью in cellulo и in vivo.

5. Предложена общая концепция дизайна олигопептидов, способных целенаправленно изменять конформацию белковых мишеней.

Степень достоверности и апробации результатов

Результаты работы получены с использованием современных биофизических и биохимических методов. Результаты статистического анализа полученных в рамках выполнения работы экспериментальных результатов позволяют говорить об их достоверности и воспроизводимости. Основные результаты работы были представлены в виде устных и стендовых докладов на следующих всероссийских и международных конференциях:

1. ESCBMM 2007, Paris, France, "Oligomerization of short amyloidogenic peptides by tyrosine fluorescence" (постерный доклад)

2. ESHG 2007, Nice, France, "Possible mechanism of mirror symmetry motifs forming in amyloidogenic proteins" (постерный доклад)

3. 12-я международная конференция молодых учёных «Биология - наука XXI

века», 2008, Пущино, «Влияние коротких фрагментов на фибриллогенез пептида, соответствующего фрагменту 35-51 альфа-лактальбумина» (постерный доклад)

4. Роснано 2008, Москва "Peculiarities of capable for self-assembling peptides oligomers 3D structure" (постерный доклад)

5. Конференции НаноБио-2008, 2008, Санкт-Петербург, "Development of nanostructured material on the basis of peptide fibril" (постерный доклад)

6. Роснано 2009, Москва, "Modeling of self-organization of two-dimensional ordered structures" (постерный доклад)

7. Грипп: эпидемиология, вирусология, профилактика и лечение, 2012, Санкт-Петербург «Пептиды, способные к взаимодействию с белками вируса гриппа». Конференция молодых специалистов, посвящённая 45-летию НИИ гриппа (устный доклад)

8. Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых «Биология - наука XXI века», 2012, Пущино, «Структурные особенности сайта связывания белка PB1 и белка PA вируса гриппа А» (стендовый доклад).

9. FEBS 2013, Saint-Petersburg "Short peptides which enhance the fibrillogenesis of the model peptide" (постерный доклад)

10. 3-я Международная конференция по нейтронному рассеянию, посвящённая 80-летию Ю.М. Останевича, 2016, Дубна "Oligomerization of the ionic self-complementary peptide study" (постерный доклад)

11. MSSMBS-2017, Петергоф, "Molecular dynamics modeling of triazavirine antiamyloidogenic action mechanism" (устный доклад)

12. Trends in Influenza Research 2017 "Not far from the tree: the peptide from hemagglutinin which interacts with the whole protein" (постерный/устный доклад)

13. Совещания пользователей Курчатовского комплекса синхротронно-нейтронных исследований 20.11.17 - 23.11.17 «Пептидные модели в разработке новых препаратов» (постерный доклад)

14. 1-ая всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых и

специалистов «Фундаментальные и прикладные аспекты биотехнологии и иммунофармакологии», Санкт-Петербург, 21-22 декабря 2017 "Яблочко от яблоньки: пептиды, взаимодействующие с белками вируса гриппа" (устный доклад)

Публикации

1. Egorov, V. V., Vasin, A. V., Lebedev, D. V., Grudinina, N. A. Peptide-Induced Amyloid-Like Conformational Transitions in Proteins // International Journal of Peptides. - 2015. - V. 2015. - P. 723186.

2. Артеева, И. В., Егоров В. В., Горшков, А. Н., Гармай, Ю. П., Алейникова, Т. Д., Шавловский, М. М. Моделирование олигомеризации и фибриллогенез мутантных форм бета-2 микроглобулина // Медицинский академический журнал. - 2013. - Т. 13. - № 4. - С. 92-100.

3. Egorov, V. V., Garmay, Y. P., Shaldzhyan, A. A., Vasin, A. V., Kiselev, O. I., Lebedev, D. V., Grudinina, N. A. Modeling of self-organization of two-dimensional ordered structures // Journal of Physics: Conference Series. - 2011. - V. 291. - № 1. - P. 012005

4. Егоров, В. В., Дюков, М. И., Шалджян, А. А., Васин, А. В., Некрасов, П. А., Сироткин, А. К., Плотникова, М. А., Гармай, Ю. П., Киселев, О. И. Разработка способных к самоорганизации пептидов для создания наноструктурированных материалов // Инновации. - 2008. - № 6. - С. 84-87.

5. Egorov, V. V., Zabrodskaya, Y. A., Lebedev, D. V., Gorshkov, A. N. Structural features of the ionic self-complementary amyloidogenic peptide. // Journal of Physics: Conference Series. - 2017. - V. 848. - № 1. - P. 012022.

6. Rusinov, V. L., Sapozhnikova, I. M., Ulomskii, E. N., Medvedeva, N. R., Chupakhin, O. N., Egorov, V. V., Kiselev, O. I., Deeva, E. G., Vasin, A. V. Nucleophilic substitution of nitro group in nitrotriazolotriazines as a model of potential interaction with cysteine-containing proteins // Chemistry of Heterocyclic Compounds. - 2015. - V. 51. - № 3. - С. 275-280.

7. Shvetsov, A. V., Zabrodskaya, Ya. A., Nekrasov, P. A., Egorov, V. V. Triazavirine

supramolecular complexes as modifiers of the peptide oligomeric structure // Journal of Biomolecular Structure and Dynamics. - 2017. - V. 36. - № 10. - P. 2694-2698.

8. Zabrodskaya, Ya. A., Shvetsov, A. V., Tsvetkov, V. B., Egorov, V. V. A double-edged sword: supramolecular complexes of triazavirine display multicenter binding effects which influence aggregate formation // Journal of Biomolecular Structure and Dynamics. - 2019. - V. 37. - №12. - P. 3041-3047. doi: 10.1080/07391102.2018.1507837

9. Egorov, V. V., Shaldzhyan, A. A., Sirotkin, A. K., Gorshkov, A. N., Mirgorodskaya, O. A., Vasin, A. V., Lebedev, D. V., Grudinina, N. A., Shavlovsky, M. M. A conservative mutant of a proteolytic fragment produced during fibril formation enhances fibrillogenesis // Prion. - 2014. - V. 8. - № 5. P. 369-373.

10. Кадочников, В. В., Егоров, В. В., Швецов, А. В., Куклин, А. И., Исаев-Иванов, В. В., Лебедев, Д. В. Моделирование особенностей конформационных переходов фибриллогенного пептида, гомологичного бета-домену альфа-лактальбумина // Кристаллография - 2016. - Т. 61. - № 1. - С. 107-114.

11.Matusevich, O. V., Gluzdikov, I. A., Titov, M. I., Egorov, V. V., Zarubaev, V. V., Shtro, A. A., Slita, A. V., Dukov, M. I., Shurygina, A.P. S., Smirnova, T. D., Vasin, A. V., Kiselev, O. I., Kudryavtsev, I. V. Synthesis and antiviral activity of PB1 component of the influenza A RNA polymerase peptide fragments // Antiviral Research. - 2014. - V. 113. - P. 4-10

12.Egorov, V. V., Matusevich, O. V., Shaldzhyan, A. A., Skvortsov, A. N., Zabrodskaya, Y. A., Garmay, Y. P., Zarubayev, V. V., Sirotkin, A. K., Vasin, A. V., Kiselev, O. I., Landa, S. B., Lebedev, D. V. Structural features of the peptide homologous to 6-25 fragment of influenza A PB1 protein // International Journal of Peptides. - 2013. - V. 2013. - P. 370832.

13. Zabrodskaya, Ya. A., Lebedev, D. V., Egorova, M. A., Shaldzhyan, A. A., Shvetsov, A. V., Kuklin, A. I., Vinogradova, D. S., Klopov, N. V., Matusevich, O. V., Cheremnykh, T. A., Dattani, R., Egorov, V. V. The amyloidogenicity of the influenza virus PB1-derived peptide sheds light on its antiviral activity //

Biophysical Chemistry. - 2018. - V. 234. - P. 16-23.

14. Пат. 2695336 Российская Федерация, МПК A61K38/04 (2006.01) A61K38/08 (2006.01) A61K8/64 (2006.01) A61K31/095 (2006.01) A61K31/045 (2006.01) A61P31/16. Композиция на основе пептида, подавляющего репликацию вируса гриппа А / Егоров В.В. [и др.] ; заявитель и патентообладатель ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России. - No 2018123372; заявл. 27.06.2018; опубл. 23.07.2019, Бюл. № 21. - 18 с. : ил.

Личный вклад соискателя

Соискателем были проведены: анализ литературы по теме диссертации, планирование экспериментов, анализ первичной структуры белков, эксперименты по атомно-силовой, конфокальной и оптической микроскопии, флуорометрии и оптической спектроскопии; подготовка образцов и планирование экспериментов по электронной микроскопии, малоугловому рассеянию нейтронов, микромасштабному термофорезу, круговому дихроизму, аналитической хроматографии, масс-спектрометрии; планирование эксперимента, постановка задач и анализ результатов молекулярно-динамического моделирования, написание статей и подготовка докладов на конференциях. В проведении исследования принимали участие: Дмитрий Витальевич Лебедев (НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ) - обработка спектров малоуглового рассеяния, атомно-силовая микроскопия, флуориметрия, конфокальная микроскопия обсуждение результатов; Яна Александровна Забродская (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России, НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ) - масс-спектрометрия, эксперименты по малоугловому рассеянию нейтронов, атомно-силовая микроскопия, обсуждение и обработка результатов; Арам Арутюнович Шалджян (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) - аналитическая хроматография; Алексей Валерьевич Швецов (НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ) - молекулярная динамика, обсуждение результатов; Владимир Борисович Цветков (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) - докинг, обсуждение результатов; Алексей

Константинович Сироткин, Андрей Николаевич Горшков (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) - электронная микроскопия; Александр Витальевич Анкудинов (ФТИ им Иоффе) - атомно-силовая микроскопия; Пётр Алексеевич Некрасов (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) - динамическое светорассеяние; Сергей Борисович Ланда (НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ) - динамическое светорассеяние; Александр Иванович Куклин (ОИЯИ, МФТИ) - малоугловое нейтронное и рентгеновское рассеяние; Юрий Петрович Гармай (НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ, ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) - компьютерное моделирование; Ольга Игоревна Поварова, Константин Константинович Туроверов (ИНЦ РАН) - спектры кругового дихроизма; Наталья Андреевна Грудинина (ФГБНУ ИЭМ) - конфокальная микроскопия, обсуждение результатов; Владимир Васильевич Исаев-Иванов (НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ) - обсуждение результатов; Михаил Михайлович Шавловский, Алексей Викторович Соколов (ФГБНУ ИЭМ) - обсуждение результатов; Владимир Васильевич Кадочников (НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ) - молекулярная динамика; Дарья Сергеевна Виноградова (НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ) -микромасштабный термофорез; Олег Иванович Киселёв (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) - планирование экспериментов, дизайн пептидов, обсуждение результатов; Андрей Владимирович Васин, Марья Алексеевна Егорова (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) - обсуждение результатов; Михаил Юрьевич Еропкин, Елена Михайловна Еропкина, Дарья Михайловна Даниленко, Андрей Борисович Бондаренко, Татьяна Дмитриевна Смирнова, Владимир Викторович Зарубаев (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) - исследования на клеточных культурах; Анна Андреевна Штро, Виктория Александровна Фёдорова (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) -исследования на клеточных культурах и на животных; Татьяна Николаевна Муругова (ОИЯИ) - малоугловое рассеяние; Анна-Полина Сергеевна Шурыгина, Александра Валерьевна Бродская (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) - проточная

цитофлуориметрия; Александр Валентинович Слита (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) - флуоресцентная микроскопия; Даниил Евгеньевич Бобков (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) - конфокальная микроскопия; Игорь Владимирович Кудрявцев (ФГБНУ ИЭМ) - проточная цитофлуориметрия; Ольга Александровна Миргородская (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) - масс-спектрометрия; Олег Владимирович Матусевич (ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России) - синтез пептидов, обсуждение результатов; Алексей Николаевич Скворцов (СПбПУ) - спектры кругового дихроизма, обсуждение результатов; Ирина Валерьевна Артеева (ФГБНУ ИЭМ) - получение рекомбинантных белков; Александр Евгеньевич Шмидт (НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ) - создание генетических конструкций.

Структура диссертации

Диссертация содержит разделы «Введение», «Обзор литературы», «Материалы и методы», «Результаты и обсуждение», «Заключение», «Выводы», «Список сокращений», «Список литературы», включающий 181 источник. Диссертация изложена на 167 страницах. Результаты и обсуждение представлены в 3 таблицах и иллюстрированы 60 рисунками.

Финансовая поддержка

1. Государственный контракт №02.513.11.3231 «Разработка научно-технологических основ создания функциональных полимерных наноматериалов с регулируемой структурой на основе полипептидов». Исполнитель.

2. Грант Регионального общественного фонда содействия отечественной медицине, 2008-2009 гг. «Амилоидогенные пептиды и ингибиторы фибриллогенеза». Руководитель.

3. Грант РФФИ 07-04-01454-а, 2007-2009 гг. «Структурные изменения, определяющие переход белков из нативного состояния в состояние

амилоидных и амилоидоподобных фибрилл с различной структурной организацией. Кинетика и механизм образования протофибрилл и фибрилл».

4. Грант РФФИ 14-24-01103- офи_м, 2014-2016гг. «Метод структурно-динамической диагностики нуклеопротеидных мультимолекулярных комплексов в растворе, путем верификации структур, полученных методами молекулярной динамики, в спектрах малоуглового рентгеновского и нейтронного рассеяния». Исполнитель.

5. Грант РНФ 14-13-01301 «Фундаментальные подходы в решении проблемы высокой смертности от сепсиса: комбинаторная органическая химия в сочетании с расширенной панелью лекарственных мишеней»

6. Грант РФФИ 09-04-00788-а, 2009-2011 гг. «Механизмы формирования

аномальных фибрилл амилоидогенными белками». Исполнитель.

7. Грант РФФИ 14-04-01912-а, 2014-2015 гг. «Механизмы взаимодействия

красителей с фибриллами амилоидогенных белков». Исполнитель.

8. Государственное задание НИИ гриппа СЗО РАМН, 2009-2011 гг. «Разработка

диагностических и профилактических препаратов на основе наноматериалов». Ответственный исполнитель.

9. Государственное задание ФГБУ «НИИ гриппа» Минздрава России, 2014-2015

гг. «Изучение подходов к разработке синтетической вакцины и противовирусного препарата против лихорадки Эбола» Исполнитель.

10. Государственное задание ФГБУ «НИИ гриппа» Минздрава России, 2012-2014 гг. «Фундаментальные основы молекулярной генетики вирусов и патогенеза гриппозной инфекции». Исполнитель.

11. Государственное задание ФГБУ «НИИ гриппа» Минздрава России, 2015-2017 гг. «Изучение молекулярно-генетических механизмов взаимодействия между вирусами гриппа и инфицированными клетками методами системной вирусологии» Исполнитель

12. Грант Мэрии Санкт-Петербурга для молодых учёных «Изучение механизмов действия и модулирование активности мультимерных комплексов альфа-лактальбумина»

13. Государственный контракт № 14.N08.11.0080 «Доклинические исследования противовирусного препарата пептидной природы, подавляющего репликацию вирусов гриппа человека А (Н1Ш)».

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Конформационные переходы

Одним из ключевых понятий, рассматриваемых в настоящей работе, являются конформационные переходы. Здесь и далее под этим термином подразумевается радикальное изменение пространственной структуры белка под воздействием факторов внешней среды, в том числе, низкомолекулярных веществ и полипептидов. В данном разделе рассматриваются особенности конформационных переходов и их роль в патогенезе заболеваний и нормальном функционировании белков.

1.1.1 Конформационные переходы и олигомеризация. Пространственная структура небольших однодоменных белков однозначно определяется их первичной структурой и внутримолекулярными взаимодействиями [9]. Изучение структуры белков в растворе свидетельствует о том, что взаимосвязанная подвижность отдельных участков полипептидной цепи важна при функционировании белков, однако в этом процессе белок сохраняет пространственное расположение основных структурных элементов вблизи соответствующих нативной структуре положений (Рисунок 1.1, А).

В то же время некоторые белки способны к конформационному переходу в стабильное состояние, существенно отличающееся от нативного. Для его достижения необходимо преодоление энергетического барьера (Рисунок 1.1, Б).

Рисунок 1.1 - Термодинамика конформационных переходов по [10]. (А) - нативное состояние белка; (Б) - энергетические барьеры между состояниями белка; (В) -

олигомеры белка; (Г) - фибриллы

Способность к конформационным переходам важна для функционирования ряда белков [11]. Например, способность к конформационным перестройкам (утрате альфа-структуры и приобретению бета-конформации) является характерной особенностью гемагглютинина вируса гриппа [12] и необходима для осуществления процессов слияния мембран и входа вируса в клетку [13]. Сходные конформационные перестройки характерны для гликопротеина вируса Зостер. При этом для индукции конформационного перехода необходимо протеолическое расщепление белка инсулиназой [14]. Интересно, что для активации инсулиназы также необходим конформационный переход [15]. В то же время, например, для альфа-лактальбумина стабилизация переходного ненативного состояния [16], «расплавленной глобулы», за счёт образования комплекса белков с олеиновой

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Егоров Владимир Валерьевич, 2020 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Anfinsen C.B. The formation of the tertiary structure of proteins // Harvey Lect. 1967. Vol. 61. P. 95-116.

2. Qin M., Wang W., Thirumalai D. Protein folding guides disulfide bond formation. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2015. Vol. 112, № 36. P. 11241-11246.

3. Tompa P. The principle of conformational signaling // Chem. Soc. Rev. 2016. Vol. 45, № 15. P. 4252-4284.

4. Shigemitsu Y., Hiroaki H. Common molecular pathogenesis of disease-related intrinsically disordered proteins revealed by NMR analysis // J. Biochem. 2018. Vol. 163, № 1. P. 11-18.

5. Sipe J.D. et al. Amyloid fibril proteins and amyloidosis: chemical identification and clinical classification International Society of Amyloidosis 2016 Nomenclature Guidelines. // Amyloid. 2016. Vol. 23, № 4. P. 1-5.

6. Prusiner S.B. Novel proteinaceous infectious particles cause scrapie. // Science. 1982. Vol. 216, № 4542. P. 136-144.

7. Gallardo R. et al. De novo design of a biologically active amyloid // Science (80-. ). 2016. Vol. 354, № 6313. P. aah4949.

8. Andrews S.J., Rothnagel J.A. Emerging evidence for functional peptides encoded by short open reading frames. // Nat. Rev. Genet. 2014. Vol. 15, № 3. P. 193-204.

9. Ptitsyn O.B. Protein folding: nucleation and compact intermediates // Biochem. Biokhimiia. 1998. Vol. 63, № 4. P. 367-373.

10. Jalles A., Maciel P. The disruption of proteostasis in neurodegenerative disorders // AIMS Mol. Sci. 2015. Vol. 2, № 3. P. 259-293.

11. Nizhnikov A.A., Antonets K.S., Inge-Vechtomov S.G. Amyloids: from pathogenesis to function // Biochem. 2015. Vol. 80, № 9. P. 1127-1144.

12. Lin X. et al. Order and disorder control the functional rearrangement of influenza hemagglutinin // Proc. Natl. Acad. Sci. 2014. Vol. 111, № 33. P. 12049-12054.

13. Crescenzi O. et al. Solution structure of the Alzheimer amyloid beta-peptide (1-42) in an apolar microenvironment. Similarity with a virus fusion domain. // Eur. J.

Biochem. 2002. Vol. 269, № 22. P. 5642-5648.

14. Li Q. et al. Insulin degrading enzyme induces a conformational change in varicella-zoster virus gE, and enhances virus infectivity and stability. // PLoS One. 2010. Vol. 5, № 6. P. e11327.

15. Grasso G. et al. Enzyme solid-state support assays: a surface plasmon resonance and mass spectrometry coupled study of immobilized insulin degrading enzyme // Eur. Biophys. J. 2009. Vol. 38, № 4. P. 407-414.

16. Гильманшин Р.И., Птицын О.Б., Семисотнов Г.В. Кинетика ренатурации альфа-лактальбумина коровы // Биофизика. 1988. Vol. 33, № 2. P. 204-207.

17. Mok K.H. et al. HAMLET, protein folding, and tumor cell death // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2007. Vol. 354, № 1. P. 1-7.

18. Fang B. et al. Bovine lactoferrin binds oleic acid to form an anti-tumor complex similar to HAMLET // Biochim. Biophys. Acta - Mol. Cell Biol. Lipids. 2014. Vol. 1841, № 4. P. 535-543.

19. Hu G. et al. Untapped potential of disordered proteins in current druggable human proteome // Curr. Drug Targets. 2016. Vol. 17, № 10. P. 1198-1205.

20. Kakisaka M. et al. Intrinsically disordered region of influenza A NP regulates viral genome packaging via interactions with viral RNA and host PI(4,5)P2. // Virology. 2016. Vol. 496. P. 116-126.

21. Krebs M.R.H. et al. Observation of sequence specificity in the seeding of protein amyloid fibrils. // Protein Sci. 2004. Vol. 13, № 7. P. 1933-1938.

22. Horiuchi M., Caughey B. Prion protein interconversions and the transmissible spongiform encephalopathies // Structure. 1999. Vol. 7, № 10. P. R231-R240.

23. Knowles T.P.J., Vendruscolo M., Dobson C.M. The amyloid state and its association with protein misfolding diseases. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2014. Vol. 15, № 6. P. 384-396.

24. Selkoe D.J. Folding proteins in fatal ways // Nature. 2003. Vol. 426, № 6968. P. 900-904.

25. Sipe J.D. et al. Nomenclature 2014: Amyloid fibril proteins and clinical classification of the amyloidosis // Amyloid. Taylor & Francis, 2014. Vol. 21, № 4.

P. 221-224.

26. Orwig S.D. et al Amyloid fibril formation by the glaucoma-associated olfactomedin domain of myocilin // J. Mol. Biol. 2012. Vol. 421, № 2-3. P. 242255.

27. Egorov V. V et al. Amyloidogenic peptide homologous to fragment 129-148 of human myocilin // Prion. 2013. Vol. 7, № 3. P. 248-252.

28. Lee A.S. et al. Reversible amyloid formation by the p53 tetramerization domain and a cancer-associated mutant. // J. Mol. Biol. 2003. Vol. 327, № 3. P. 699-709.

29. Chevalier C. et al. PB1-F2 influenza A virus protein adopts a beta-sheet conformation and forms amyloid fibers in membrane environments. // J. Biol. Chem. 2010. Vol. 285, № 17. P. 13233-13243.

30. Chapman M.R. et al. Role of Escherichia coli curli operons in directing amyloid fiber formation // Science. 2002. Vol. 295, № 5556. P. 851-855.

31. Majumdar A. et al. Critical Role of Amyloid-like Oligomers of Drosophila Orb2 in the Persistence of Memory // Cell. 2012. Vol. 148, № 3. P. 515-529.

32. Senechal Y., Kelly P.H., Dev K.K. Amyloid precursor protein knockout mice show age-dependent deficits in passive avoidance learning. // Behav. Brain Res. 2008. Vol. 186, № 1. P. 126-132.

33. Fowler D.M. et al. Functional amyloid formation within mammalian tissue // PLoS Biol. / ed. Weissman J. 2006. Vol. 4, № 1. P. e6.

34. Young M. et al. Predicting conformational switches in proteins // Protein Sci. 1999. Vol. 8, № 9. P. 1752-1764.

35. Lee J.H., Goulian M., Boder E.T. Autocatalytic Activation of Influenza Hemagglutinin // J. Mol. Biol. 2006. Vol. 364, № 3. P. 275-282.

36. Chernova T.A., Chernoff Y.O., Wilkinson K.D. Prion-based memory of heat stress in yeast // Prion. 2017. Vol. 11, № 3. P. 151-161.

37. Li J. et al. The RIP1/RIP3 necrosome forms a functional amyloid signaling complex required for programmed necrosis // Cell. 2012. Vol. 150, № 2. P. 339-350.

38. Moresco E.M.Y., Vine D. La, Beutler B. Prion-like behavior of MAVS in RIG-I signaling. // Cell Res. 2011. Vol. 21, № 12. P. 1643-1645.

39. Hou F. et al. MAVS forms functional prion-like aggregates to activate and propagate antiviral innate immune response. // Cell. 2011. Vol. 146, № 3. P. 448-461.

40. Tait S.W.G., Green D.R. Mitochondria and cell signalling // J. Cell Sci. 2012. Vol. 125, № 4. P. 807-815.

41. Nguyen J. et al. Prion protein peptides induce alpha-helix to beta-sheet conformational transitions. // Biochemistry. 1995. Vol. 34, № 13. P. 4186-4192.

42. Nilsson M.R., Dobson C.M. In vitro characterization of lactoferrin aggregation and amyloid formation. // Biochemistry. 2003. Vol. 42, № 2. P. 375-382.

43. Mishra R. et al. Lysozyme amyloidogenesis is accelerated by specific nicking and fragmentation but decelerated by intact protein binding and conversion. // J. Mol. Biol. 2007. Vol. 366, № 3. P. 1029-1044.

44. Greenwald J., Riek R. On the possible amyloid origin of protein folds. // J. Mol. Biol. 2012. Vol. 421, № 4-5. P. 417-426.

45. Greenwald J., Friedmann M.P., Riek R. Amyloid Aggregates Arise from Amino Acid Condensations under Prebiotic Conditions // Angew. Chemie Int. Ed. 2016. Vol. 55, № 38. P. 11609-11613.

46. Takahashi Y., Ueno A., Mihara H. Mutational analysis of designed peptides that undergo structural transition from alpha helix to beta sheet and amyloid fibril formation. // Structure. 2000. Vol. 8, № 9. P. 915-925.

47. Jiang X., Buxbaum J.N., Kelly J.W. The V122I cardiomyopathy variant of transthyretin increases the velocity of rate-limiting tetramer dissociation, resulting in accelerated amyloidosis. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001. Vol. 98, № 26. P. 14943-14948.

48. Xiong H. et al. Periodicity of polar and nonpolar amino acids is the major determinant of secondary structure in self-assembling oligomeric peptides. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1995. Vol. 92, № 14. P. 6349-6353.

49. D'Auria G. et al. Self-assembling properties of ionic-complementary peptides // J. Pept. Sci. 2009. Vol. 15, № 3. P. 210-219.

50. Ciani B. et al. A designed system for assessing how sequence affects alpha to beta conformational transitions in proteins. // J. Biol. Chem. 2002. Vol. 277, № 12. P.

10150-10155.

51. Dzwolak W. et al Chain-Length Dependence of Alpha-Helix to Beta-Sheet Transition in Polylysine: Model of Protein Aggregation Studied by Temperature-Tuned FTIR Spectroscopy // Biopolymers. 2004. Vol. 73, № 4. P. 463-469.

52. Kim M. Beta conformation of polyglutamine track revealed by a crystal structure of Huntingtin N-terminal region with insertion of three histidine residues. // Prion. 2013. Vol. 7, № 3. P. 221-228.

53. Dong J. et al. Probing the role of PrP repeats in conformational conversion and amyloid assembly of chimeric yeast prions. // J. Biol. Chem. 2007. Vol. 282, № 47. P. 34204-34212.

54. Tashiro M. et al. Characterization of fibrillation process of alpha-synuclein at the initial stage. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2008. Vol. 369, № 3. P. 910-914.

55. Andrade M.A., Perez-Iratxeta C., Ponting C .P. Protein repeats: structures, functions, and evolution. // J. Struct. Biol. Vol. 134, № 2-3. P. 117-131.

56. Marcotte E.M. et al. A census of protein repeats // J. Mol. Biol. 1999. Vol. 293, № 1. P. 151-160.

57. O'Brien E.P., Vendruscolo M., Dobson C.M. Kinetic modelling indicates that fast-translating codons can coordinate cotranslational protein folding by avoiding misfolded intermediates // Nat. Commun. 2014. Vol. 5. P. 2988.

58. Huang J.T., Xing D.J., Huang W. Choice of synonymous codons associated with protein folding. // Proteins. 2012. Vol. 80, № 8. P. 2056-2062.

59. Espada R. et al. Repeat proteins challenge the concept of structural domains // Biochem. Soc. Trans. 2015. Vol. 43, № 5.

60. Pinotsis N., Wilmanns M. Protein assemblies with palindromic structure motifs // Cell. Mol. Life Sci. 2008. Vol. 65, № 19. P. 2953-2956.

61. Shpakov A.O. Internal symmetry of the mirror type in the primary structure of proteins: identification and the functional role // J. Evol. Biochem. Physiol. 2000. Vol. 36, № 5. P. 499-505.

62. Giel-Pietraszuk M. et al. Palindromes in Proteins // J. Protein Chem. Kluwer Academic Publishers-Plenum Publishers, 2003. Vol. 22, № 2. P. 109-113.

63. Gurusaran M., Ravella D., Sekar K. RepEx: Repeat extractor for biological sequences // Genomics. 2013. Vol. 102, № 4. P. 403-408.

64. Sheari A. et al. A tale of two symmetrical tails: Structural and functional characteristics of palindromes in proteins // BMC Bioinformatics. 2008. Vol. 9, № 1. P. 274.

65. Чипенс Г.И., Иевиня Н.Г., Цилинскис Э.Э. Скрытая симметрия первичных структур пептидов и белков // Биоорганическая химия. 1992. Vol. 18, № 12. P. 1445-1453.

66. Егоров В.В. Структурные предпосылки амилоидогенности модельных белков // Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук. ФГБНУ ИЭМ, 2007. 106 p.

67. Egorov V. et al. Peptide-Induced Amyloid-Like Conformational Transitions in Proteins // Int. J. Pept. 2015. Vol. 2015. P. 723186.

68. Farnsworth P.N., Singh K. Self-complementary motifs (SCM) in alpha-crystallin small heat shock proteins // FEBS Lett. 2000. Vol. 482, № 3. P. 175-179.

69. Kabiri M. et al. Toward a mechanistic understanding of ionic self-complementary peptide self-assembly: role of water molecules and ions // Biomacromolecules. American Chemical Society, 2013. Vol. 14, № 11. P. 3943-3950.

70. Altman M. et al. Conformational behavior of ionic self-complementary peptides // Protein Sci. 2000. Vol. 9, № 6. P. 1095-1105.

71. Иванов А.С., Згода В.Г., Арчаков А.И. Технологии белковой интерактомики (обзорная статья) // Биоорганическая химия. 2011. Vol. 37, № 1. P. 8-21.

72. Chandramowlishwaran P. et al. Mammalian amyloidogenic proteins promote prion nucleation in yeast // J. Biol. Chem. 2018. Vol. 293, № 9. P. 3436-3450.

73. LeVine H. Thioflavine T interaction with synthetic Alzheimer's disease beta-amyloid peptides: detection of amyloid aggregation in solution. // Protein Sci. 1993. Vol. 2, № 3. P. 404-410.

74. Антимонова О.И. et al. Взаимодействие красителя Конго Красный с фибриллами лизоцима, бета2-микроглобулина и транстиретина // Цитология. 2016. Vol. 58, № 2. P. 156-163.

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

Rutberg P.P.G. et al Uppermolecule complexes of oxide nanostructures and albumins formation // HIGH Temp. Mater. Process. 2009. Vol. 13, № 3-4. P. 325334.

Ланда С.Б. et al. Применение метода динамического светорассеяния для исследования обратимых мегамолекулярных комплексов белка Тамма-Хорсфалла и их роли в ранней диагностике уролитиаза // Клинико-лабораторный консилиум. 2008. Vol. 6, № 25. P. 33-38.

Ланда С.Б. et al. Патохимические особенности олигомерных форм белка Тамма-Хорсфалла при уролитиазе // Клиническая лабораторная диагностика. 2016. Vol. 6, № 261. P. 335-341.

Soloviev A.G. et al. SAS. The Package for Small-Angle Neutron Scattering Data Treatment. Version 2.4. Long Write-Up and User's Guide. 2003. P. 22. Xue C. et al. Thioflavin T as an amyloid dye: fibril quantification, optimal concentration and effect on aggregation // Open Sci. 2017. Vol. 4, № 1. P. 759-780. Jerebtsova M. et al. Mass spectrometry and biochemical analysis of RNA polymerase II: Targeting by protein phosphatase-1 // Mol. Cell. Biochem. 2011. Vol. 347, № 1-2. P. 79-87.

Егоров В.В. et al. Магнитное мечение белков для атомно-силовой микроскопии // Доклады Академии Наук. 2013. Vol. 448, № 4. P 477-479. Egorov V.V. et al. Structural features of the ionic self-complementary amyloidogenic peptide // J. Phys. Conf. Ser. 2017. Vol. 848, № 1. P. 012022. Kitchen D.B. et al. Docking and scoring in virtual screening for drug discovery: methods and applications // Nat. Rev. Drug Discov. 2004. Vol. 3, № 11. P. 935-949. Clustal W and Clustal X Multiple Sequence Alignment [Electronic resource]. URL: http://www.clustal.org/clustal2/ (accessed: 20.05.2019).

Larkin M.A. et al. Clustal W and Clustal X version 2.0 // Bioinformatics. 2007. Vol. 23, № 21. P. 2947-2948.

Berman H.M. et al. The Protein Data Bank // Nucleic Acids Res. Narnia, 2000. Vol. 28, № 1. P. 235-242.

Andrej Sali. MODELLER [Electronic resource]. URL: https://salilab.org/modeller/

(accessed: 23.05.2019).

88. Gromacs [Electronic resource]. URL: http://www.gromacs.org/ (accessed: 23.05.2019).

89. Theobald D.L., Steindel P.A. Optimal simultaneous superpositioning of multiple structures with missing data // Bioinformatics. Narnia, 2012. Vol. 28, № 15. P. 1972-1979.

90. D.W. Ritchie. Hex Protein Docking Server [Electronic resource]. URL: http://hexserver.loria.fr/ (accessed: 23.05.2019).

91. Williams T., Kelley C. Gnuplot [Electronic resource]. URL: http://www.gnuplot.info (accessed: 23.05.2019).

92. Schmidt M.W. et al. General atomic and molecular electronic structure system // J. Comput. Chem. John Wiley & Sons, Ltd, 1993. Vol. 14, № 11. P. 1347-1363.

93. Gordon M.S., Schmidt M.W. Advances in electronic structure theory // Theory and Applications of Computational Chemistry. Elsevier, 2005. P. 1167-1189.

94. The Gordon Research Group. GAMESS [Electronic resource]. URL: https://www.msg.chem.iastate.edu/GAMESS/GAMESS.html (accessed: 23.05.2019).

95. Macindoe G. et al. HexServer: an FFT-based protein docking server powered by graphics processors. // Nucleic Acids Res. 2010. Vol. 38, № Web Server issue. P. W445-9.

96. Necas D., Klapetek P. Gwyddion: an open-source software for SPM data analysis // Open Phys. SP Versita, 2012. Vol. 10, № 1. P. 181-188.

97. Кирилов А.С. et al. Программный инструментальный комплекс Sonix+ [Electronic resource].

98. Böhm G., Muhr R., Jaenicke R. Quantitative analysis of protein far UV circular dichroism spectra by neural networks // Protein Eng. Des. Sel. Narnia, 1992. Vol. 5, № 3. P. 191-195.

99. Hanwell M.D. et al. Avogadro: an advanced semantic chemical editor, visualization, and analysis platform // J. Cheminform. BioMed Central, 2012. Vol. 4, № 1. P. 17.

100. Schrödinger. The PyMOL Molecular Graphics System, Version 2.0 [Electronic

resource]. URL: https://pymol.org/2/ (accessed: 23.05.2019).

101. The UniProt Consortium. UniProt: a worldwide hub of protein knowledge // Nucleic Acids Res. Narnia, 2019. Vol. 47, № D1. P. D506-D515.

102. Kabsch W., Sander C. Dictionary of protein secondary structure: Pattern recognition of hydrogen-bonded and geometrical features // Biopolymers. 1983. Vol. 22, № 12. P. 2577-2637.

103. Solovyov K.V. et al. Expression in E. coli and purification of the fibrillogenic fusion proteins TTR-sfGFP and 02M-sfGFP // Prep. Biochem. Biotechnol. 2011. Vol. 41, № 4. P. 337-349.

104. Jones S. et al. Amyloid-forming peptides from ^-microglobulin - Insights into the mechanism of fibril formation in vitro // J. Mol. Biol. 2003. Vol. 325, № 2. P. 249257.

105. Zhang Z. et al. Molecular dynamics simulations on the oligomer-formation process of the GNNQQNY peptide from yeast prion protein Sup35. // Biophys. J. The Biophysical Society, 2007. Vol. 93, № 5. P. 1484-1492.

106. Егоров В.В. et al. Амилоидогенный пептид, гомологичный участку в-домена а-лактальбуминов // Доклады Академии Наук. 2007. Vol. 414, № 6. P. 828-830.

107. Кадочников В.В. et al. Моделирование особенностей конформационных переходов фибриллогенного пептида, гомологичного бета-домену альфа-лактальбумина // Кристаллография. 2016. Vol. 61, № 1. P. 107-114.

108. Shvetsov A. V. et al. Triazavirine supramolecular complexes as modifiers of the peptide oligomeric structure // J. Biomol. Struct. Dyn. Taylor & Francis, 2018. Vol. 36, № 10. P. 2694-2698.

109. Кузькин В.А., Кривцов А.М. Моделирование деформирования и разрушения фибриллярных структур // Вычислительная механика сплошных сред. 2008. Vol. 1, № 3. P. 76-84.

110. Mobley D.L. et al. Simulations of Oligomeric Intermediates in Prion Diseases // Biophys. J. 2003. Vol. 85, № 4. P. 2213-2223.

111. Gardner M. Mathematical games: The fantastic combinations of John Conway's new solitaire game "life" // Sci. Am. 1970. Vol. 223, № October. P. 120-123.

112. Enting I.G. Crystal growth models and Ising models: Disorder points // J. Phys. C Solid State Phys. 1977. Vol. 10, № 9. P. 1379-1388.

113. Packard N.H., Wolfram S. Two-dimensional cellular automata // J. Stat. Phys. 1985. Vol. 38, № 5-6. P. 901-946.

114. Lump E. et al. A molecular tweezer antagonizes seminal amyloids and HIV infection // Elife. 2015. Vol. 4. P. e05397.

115. Rusinov V.L. et al. Nucleophilic substitution of nitro group in nitrotriazolotriazines as a model of potential interaction with cysteine-containing proteins // Chem. Heterocycl. Compd. 2015. Vol. 51, № 3. P. 275-280.

116. National Center for Biotechnology Information [Electronic resource]. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ (accessed: 03.06.2019).

117. Fitzpatrick A.W.P. et al. Atomic structure and hierarchical assembly of a cross-в amyloid fibril. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013. Vol. 110, № 14. P. 5468-5473.

118. Lancelot G., Mayer R., Hélène C. Models of interaction between nucleic acids and proteins. Hydrogen bonding of arginine with nucleic acid bases, phosphate groups and carboxylic acids // Biochim. Biophys. Acta. 1979. Vol. 564, № 2. P. 181-190.

119. Martellini J.A. et al. Cationic polypeptides contribute to the anti-HIV-1 activity of human seminal plasma // FASEB J. 2009. Vol. 23, № 10. P. 3609-3618.

120. Zheng X. et al. Amyloid в-protein assembly: The effect of molecular tweezers CLR01 and CLR03. // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2015. Vol. 119, № 14. P. 4831-4841.

121. Tsvetkov V.B., Serbin A. V. A novel view of modelling interactions between synthetic and biological polymers via docking // J. Comput. Aided. Mol. Des. 2012. Vol. 26, № 12. P. 1369-1388.

122. Egorov V. V et al. Atomic force microscopy study of peptides homologous to betadomain of alpha-lactalbumins. // Protein Pept. Lett. 2007. Vol. 14, № 5. P. 471-474.

123. Egorov V. et al. Short peptides which enhance the fibrillogenesis of the model peptide // Febs J. 2013. Vol. 280, № suppl.1. P. 133.

124. Соловьев К.В. et al. Роль C-концевого фрагмента транстиретина человека в аномальном фибриллогенезе // Биохимия. 2006. Vol. 71, № 5. P. 672-680.

125. Robinson N.E., Robinson A.B. Molecular clocks. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001. Vol. 98, № 3. P. 944-949.

126. Vlieghe P. et al. Synthetic therapeutic peptides: science and market. // Drug Discov. Today. 2010. Vol. 15, № 1-2. P. 40-56.

127. Skalickova S. et al. Perspective of Use of Antiviral Peptides against Influenza Virus // Viruses. 2015. Vol. 7, № 10. P. 5428-5442.

128. Yu Y. et al. Research/review: Structure and linkage disequilibrium analysis of adamantane resistant mutations in influenza virus m2 proton channel. // Curr. Drug Metab. 2014. Vol. 15, № 5. P. 526-534.

129. Somasundaram B. et al. A surface plasmon resonance assay for measurement of neuraminidase inhibition, sensitivity of wild-type influenza neuraminidase and its H274Y mutant to the antiviral drugs zanamivir and oseltamivir. // J. Mol. Recognit. 2015. Vol. 28, № 9. P. 521-527.

130. Kakuya F. et al. Clinical findings in 10 children with H275Y influenza A(H1N1)pdm09 virus infection. // Pediatr. Int. 2015. Vol. 57, № 5. P. 888-892.

131. Fukuoka M. et al. Structure-based discovery of anti-influenza virus A compounds among medicines. // Biochim. Biophys. Acta. 2012. Vol. 1820, № 2. P. 90-95.

132. Yuan S. et al. A novel small-molecule inhibitor of influenza A virus acts by suppressing PA endonuclease activity of the viral polymerase. // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. P. 22880.

133. Naesens L., Stevaert A., Vanderlinden E. Antiviral therapies on the horizon for influenza. // Curr. Opin. Pharmacol. 2016. Vol. 30. P. 106-115.

134. Wang Z. et al. Cyclophilin E functions as a negative regulator to influenza virus replication by impairing the formation of the viral ribonucleoprotein complex. // PLoS One. 2011. Vol. 6, № 8. P. e22625.

135. Baranovich T. et al. T-705 (favipiravir) induces lethal mutagenesis in influenza A H1N1 viruses in vitro. // J. Virol. 2013. Vol. 87, № 7. P. 3741-3751.

136. Furuta Y. et al. Mechanism of action of T-705 against influenza virus. // Antimicrob. Agents Chemother. 2005. Vol. 49, № 3. P. 981-986.

137. Takashita E. et al. Antiviral susceptibility of influenza viruses isolated from patients

pre- and post-administration of favipiravir. // Antiviral Res. 2016. Vol. 132. P. 170— 177.

138. Yuan S. et al. Identification of a small-molecule inhibitor of influenza virus via disrupting the subunits interaction of the viral polymerase // Antiviral Res. 2016. Vol. 125. P. 34-42.

139. Trist I.M.L. et al. 4,6-Diphenylpyridines as Promising Novel Anti-Influenza Agents Targeting the PA-PB1 Protein-Protein Interaction: Structure-Activity Relationships Exploration with the Aid of Molecular Modeling. // J. Med. Chem. 2016. Vol. 59, № 6. P. 2688-2703.

140. Severin C. et al. The cap-binding site of influenza virus protein PB2 as a drug target. // Acta Crystallogr. Sect. D, Struct. Biol. 2016. Vol. 72, № Pt 2. P. 245-253.

141. Jiang H. et al. Inhibition of influenza virus replication by constrained peptides targeting nucleoprotein. // Antivir. Chem. Chemother. 2011. Vol. 22, № 3. P. 119130.

142. Stevaert A., Naesens L. The Influenza Virus Polymerase Complex: An Update on Its Structure, Functions, and Significance for Antiviral Drug Design. // Med. Res. Rev. 2016. Vol. 36, № 6. P. 1127-1173.

143. Massari S. et al. Polymerase Acidic Protein-Basic Protein 1 (PA-PB1) ProteinProtein Interaction as a Target for Next-Generation Anti-influenza Therapeutics. // J. Med. Chem. 2016. Vol. 59, № 17. P. 7699-7718.

144. Pagano M. et al. The fight against the influenza A virus H1N1: synthesis, molecular modeling, and biological evaluation of benzofurazan derivatives as viral RNA polymerase inhibitors. // ChemMedChem. 2014. Vol. 9, № 1. P. 129-150.

145. Muratore G. et al. Small molecule inhibitors of influenza A and B viruses that act by disrupting subunit interactions of the viral polymerase. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012. Vol. 109, № 16. P. 6247-6252.

146. Wunderlich K. et al. Identification of a PA-binding peptide with inhibitory activity against influenza A and B virus replication. // PLoS One. 2009. Vol. 4, № 10. P. e7517.

147. Wunderlich K. et al. Identification of high-affinity PB1-derived peptides with

enhanced affinity to the PA protein of influenza A virus polymerase. // Antimicrob. Agents Chemother. 2011. Vol. 55, № 2. P. 696-702.

148. He X. et al. Crystal structure of the polymerase PA(C)-PB1(N) complex from an avian influenza H5N1 virus. // Nature. 2008. Vol. 454, № 7208. P. 1123-1126.

149. Ghanem A. et al. Peptide-mediated interference with influenza A virus polymerase // J. Virol. 2007. Vol. 81, № 14. P. 7801-7804.

150. Binh N.T. et al. Involvement of the N-terminal portion of influenza virus RNA polymerase subunit PB1 in nucleotide recognition. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2014. Vol. 443, № 3. P. 975-979.

151. Reuther P. et al. Targeting of the influenza A virus polymerase PB1-PB2 interface indicates strain-specific assembly differences. // J. Virol. 2011. Vol. 85, № 24. P. 13298-13309.

152. Chase G. et al. Identification of influenza virus inhibitors which disrupt of viral polymerase protein-protein interactions. // Methods. 2011. Vol. 55, № 2. P. 188191.

153. Reich S. et al. Structural insight into cap-snatching and RNA synthesis by influenza polymerase // Nature. 2014. Vol. 516, № 7531. P. 361-366.

154. Chang S. et al. Cryo-EM structure of influenza virus RNA polymerase complex at 4.3 À resolution. // Mol. Cell. Elsevier, 2015. Vol. 57, № 5. P. 925-935.

155. Li C. et al. Integrating computational modeling and functional assays to decipher the structure-function relationship of influenza virus PB1 protein. // Sci. Rep. 2014. Vol. 4. P. 7192.

156. Vidic J. et al. Identification of a Novel Complex between the Nucleoprotein and PA(1-27) of Influenza A Virus Polymerase. // Biochemistry. 2016. Vol. 55, № 31. P. 4259-4262.

157. Uemura Y. et al. The N-terminal fragment of PA subunit of the influenza A virus effectively inhibits ribonucleoprotein (RNP) activity via suppression of its RNP expression. // J. Infect. Chemother. 2015. Vol. 21, № 4. P. 296-301.

158. Kashiwagi T. et al. The N-terminal fragment of a PB2 subunit from the influenza A virus (A/Hong Kong/156/1997 H5N1) effectively inhibits RNP activity and viral

replication. // PLoS One. 2014. Vol. 9, № 12. P. e114502.

159. Bortz E. et al. Host- and strain-specific regulation of influenza virus polymerase activity by interacting cellular proteins. // MBio. 2011. Vol. 2, № 4.

160. Hutchinson E.C. et al. Characterization of the interaction between the influenza A virus polymerase subunit PB1 and the host nuclear import factor Ran-binding protein 5 // J. Gen. Virol. 2011. Vol. 92, № Pt 8. P. 1859-1869.

161. Swale C. et al. Structural characterization of recombinant IAV polymerase reveals a stable complex between viral PA-PB1 heterodimer and host RanBP5 // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. P. 24727.

162. Long J.C.D., Fodor E. The PB2 Subunit of the Influenza A Virus RNA Polymerase Is Imported into the Mitochondrial Matrix. // J. Virol. 2016. Vol. 90, № 19. P. 87298738.

163. Graef K.M. et al. The PB2 subunit of the influenza virus RNA polymerase affects virulence by interacting with the mitochondrial antiviral signaling protein and inhibiting expression of beta interferon. // J. Virol. 2010. Vol. 84, № 17. P. 84338445.

164. Fislova T. et al. Association of the influenza virus RNA polymerase subunit PB2 with the host chaperonin CCT. // J. Virol. 2010. Vol. 84, № 17. P. 8691-8699.

165. Kirui J., Mondal A., Mehle A. Ubiquitination up-regulates influenza virus polymerase function // J. Virol. 2016. Vol. 90, № 23. P. 10906-10914.

166. König R. et al. Human host factors required for influenza virus replication // Nature. 2010. Vol. 463, № 7282. P. 813-817.

167. Fu B. et al. TRIM32 Senses and Restricts Influenza A Virus by Ubiquitination of PB1 Polymerase. // PLoS Pathog. 2015. Vol. 11, № 6. P. e1004960.

168. York A., Hutchinson E.C., Fodor E. Interactome analysis of the influenza A virus transcription/replication machinery identifies protein phosphatase 6 as a cellular factor required for efficient virus replication. // J. Virol. 2014. Vol. 88, № 22. P. 13284-13299.

169. Ver L.S. et al. The Cellular Factor NXP2/MORC3 Is a Positive Regulator of Influenza Virus Multiplication. // J. Virol. 2015. Vol. 89, № 19. P. 10023-10030.

170. Fournier G. et al. Recruitment of RED-SMU1 complex by Influenza A Virus RNA polymerase to control Viral mRNA splicing. // PLoS Pathog. 2014. Vol. 10, № 6. P. e1004164.

171. Li G. et al. Heat shock protein 70 inhibits the activity of Influenza A virus ribonucleoprotein and blocks the replication of virus in vitro and in vivo. // PLoS One. 2011. Vol. 6, № 2. P. e16546.

172. Manzoor R. et al. Heat shock protein 70 modulates influenza A virus polymerase activity. // J. Biol. Chem. 2014. Vol. 289, № 11. P. 7599-7614.

173. Tafforeau L. et al. Generation and comprehensive analysis of an influenza virus polymerase cellular interaction network. // J. Virol. 2011. Vol. 85, № 24. P. 1301013018.

174. Obayashi E. et al. The structural basis for an essential subunit interaction in influenza virus RNA polymerase. // Nature. 2008. Vol. 454, № 7208. P. 1127-1131.

175. Артеева И.В. et al. Моделирование олигомеризации и фибриллогенез мутантных форм бета-2 микроглобулина // Медицинский Академический журнал. 2013. Vol. 13, № 4. P. 92-100.

176. Kim B.S. et al. Targeted Disruption of the Myocilin Gene (Myoc) Suggests that Human Glaucoma-Causing Mutations Are Gain of Function. // Mol. Cell. Biol. 2001. Vol. 21, № 22. P. 7707-7713.

177. Bah A., Forman-Kay J.D. Modulation of Intrinsically Disordered Protein Function by Post-translational Modifications // J. Biol. Chem. 2016. Vol. 291, № 13. P. 66966705.

178. Egorov V. V. et al. Structural features of the peptide homologous to 6-25 fragment of influenza A PB1 protein // Int. J. Pept. 2013. Vol. 2013. P. 370832.

179. Li C. et al. A peptide derived from the C-terminus of PB1 inhibits influenza virus replication by interfering with viral polymerase assembly // FEBS J. 2013. Vol. 280, № 4. P. 1139-1149.

180. Matusevich O.V. et al. Synthesis and antiviral activity of PB1 component of the influenza A RNA polymerase peptide fragments // Antiviral Res. 2015. Vol. 113. P. 4-10.

181. Петрова А.В. et al. Оценка трансфекционной способности производных хитозана в качестве носителей для доставки коротких интерферирующих РНК // Естественные и математические науки в современном мире. 2015. Vol. 3637. P. 142-148.