Регуляторное действие пептидов Лаеннека на митохондриальные процессы

Нарушения функций митохондрий ассоциированы с комплексом негативных последствий для всех типов клеток и приводят к ускоренному старению тканей организма. В статье представлены результаты анализа пептидного состава препарата Лаеннек, указывающие на молекулярные механизмы воздействия препарата на функцию митохондрий. Установлены пептиды Лаеннека, способствующие торможению апоптоза клеток в условиях оксидативного/токсического стресса, хронического воспаления и гиперинсулинемии за счет активации антиапоптотического белка Bcl-2, рецептора PPARA, адгезионного G-белкового рецептора G6, ингибирования МАР-киназ, протеинкиназы В и киназ пируватдегидрогеназы.

Митохондрии – клеточные органеллы, основной функцией которых является обеспечение энергетического и электролитного баланса клетки, т.е. синтез АТФ и поддержание мембранного потенциала. Нарушения функций митохондрий ассоциированы с комплексом негативных последствий для всех типов клеток и приводят к ускоренному старению тканей организма [1, 2].

Ниже представлены результаты анализа пептидного состава препарата Лаеннек, указывающие на молекулярные механизмы его воздействия на функцию митохондрий. В пилотных клинических исследованиях, включавших 240 пациентов в возрасте 20–55 лет с астенией и переутомлением, страдавших стеатогепатитом алкогольного и неалкогольного генеза, вирусным гепатитом С, было показано, что курсовое применение Лаеннека не только устраняло клиническую симптоматику астении, но и способствовало восстановлению энергетического метаболизма митохондрий [3]. Базовый курс терапии Лаеннеком проводили внутривенно, капельно, по 4 мл два раза в неделю в 500 мл 5% глюкозы курсом № 10, при необходимости курс повторяли через 3–6 мес [3].

Препарат Лаеннек получают из плаценты человека методом ферментативного гидролиза [4], позволяющим выделить чрезвычайно сложный состав, включающий многочисленные низкомолекулярные белки, их пептидные фрагменты (в том числе нейропептиды), микроэлементы, витамины, стероиды, липиды и др. [5]. Опубликованные ранее результаты масс-спектрометрического анализа пептидного состава Лаеннека [5] свидетельствуют о наличии в нем более чем 10 000 пептидных фрагментов. Использование стандартного программного обеспечения (программный пакет и сервер MASCOT) позволило установить аминокислотные последовательности всего лишь 47 пептидов. Для получения более подробной информации об аминокислотных последовательностях пептидов Лаеннека (для которых в работе [5] были известны только масса, заряд и время хроматографического удержания) нами был разработан комплекс программ DNVSEQP для проведения секвенирования пептидов аминокислотных последовательностей de novo на основании масс-спектрометрических данных. Указанные программы основаны на применении метрического анализа данных [6] и теории классификации значений признаков [7] к задачам идентификации аминокислотных последовательностей.

Результаты настоящего исследования указывают на то, что положительный эффект пептидов Лаеннека на функцию митохондрий связан со значительным снижением апоптоза и феномена открытия митохондриальной поры (МП) [8]. МП – белковый комплекс в мембране митохондрий, который формируется при таких патологических состояниях, как, например, ишемия, и приводит к набуханию митохондрий с их последующей гибелью вследствие апоптоза или некроза. В состав МП входят белки TSPO («периферический бензодиазепиновый рецептор») и циклофилин-D матрикса митохондрии [9, 10].

Открытие МП является одним из ключевых факторов гибели клеток после ишемии и гибели нейронов при эксайтотоксичности [11]. При открытии МП резко увеличивается количество молекул цитохрома с, переносимых из митохондриального межмембранного пространства в цитозоль и необходимых для инициации программы апоптоза [12]. И наоборот, торможение открытия МП способствует защите клеток от апоптоза [13].

АНАЛИЗ ПЕПТИДНОГО СОСТАВА ЛАЕННЕКА ПОСРЕДСТВОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО СЕКВЕНИРОВАНИЯ DE NOVO

Исследование проводилось в три этапа:

1. de novo секвенирование пептидов Лаеннека;
2. анализ функциональных взаимосвязей для установления пептидов, способных потенциально влиять на функцию митохондрий;
3. экспертный анализ пептидов, имеющих обоснованные молекулярные механизмы стимуляции функции митохондрий.

В результате проведения секвенирования de novo с использованием разработанного программного обеспечения стали возможными определение аминокислотных последовательностей около 5200 пептидных фрагментов в составе Лаеннека (т.е. более 50%) и их идентификация с применением базы данных UNIPROT. Идентификация методами биоинформатики соответствия этих пептидов определенным фрагментам белков протеома человека позволяет в значительной мере уточнить механизмы молекулярного действия Лаеннека на функцию митохондрий.

С использованием комплекса методов для анализа функциональных взаимосвязей [14] из списка 5200 пептидных фрагментов, найденных в составе Лаеннека, был выделено 650 пептидов, которые могут потенциально влиять на функционирование митохондрий. Проведение экспертного анализа позволило выделить 32 пептида, для которых установлены обоснованные молекулярные механизмы воздействия на структуру и функцию митохондрий.

В табл. 1 перечислены пептидные фрагменты, которые могут позитивно влиять на функционирование митохондрий. Пептиды, способные влиять на функционирование митохондрий посредством специфического ингибирования определенных таргетных белков, перечислены в табл. 2.<...

О.А. Громова, И.Ю. Торшин, В.Г. Згода, Е.А. Диброва