ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Установление молекулярных механизмов, лежащих в основе нормального функционирования зрительной системы, а также обуславливающих инициацию и развитие патологических процессов в тканях глаза. Поиск подходов к замедлению/предотвращению развития патологий зрительной системы.
The project is aimed at revealing molecular basis underlying normal functioning of the visual system, as well as molecular mechanisms of initiation and development of eye diseases.
Ожидается, что в рамках проекта будет охарактеризована структура и функция отдельных белков, играющих ключевую роль поддержании целостности, физиологической активности, способность к регенерации и/или устойчивости к действию патогенов таких тканей глаза, как роговица, склера и сетчатка. Будет охарактеризован протеомный и липидомный состав тканей и жидкостей (слеза, водянистая влага) глаза человека в норме, а также выявлены изменения этого состава, ассоциированные с развитием различных патологических состояний. Будут созданы модели зрительных заболеваний и отдельных патологических процессов, протекающих в тканях глаза, а также реконструированных биохимических систем in vitro. С использованием созданных моделей будут определены наиболее значимые этиологические факторы зрительных заболеваний, среди которых – возрастные изменения, фотоиндуцируемые процессы, окислительный стресс, аутоиммунные и воспалительные реакции. Кроме того, на молекулярном уровне будут охарактеризованы патологические процессы в тканях глаза, включая выявление генетических факторов, метаболических путей и конкретных белковых мишеней. Ожидаемые результаты проекта должны создать основу для проведения доклинических испытаний и разработки инновационных подходов к профилактике и терапии различных офтальмологических заболеваний.
Научный коллектив проекта имеет многолетний опыт изучения молекулярных механизмов функционирования зрительной системы, а также исследования экспрессии и активности зрительных белков вне этой системы. Для решения указанных задач сотрудниками коллектива используется целый ряд подходов, включая процедуры получения и очистки зрительных белков (и антител к ним), а также проведение их структурно-функциональных исследований с применением самых современных и высокотехнологичных методик и установок. Кроме того, успешно проводится разработка клеточных, органных и животных моделей различных заболеваний органа зрения, включая патологии роговицы, глаукому, возрастную макулярную дистрофию, увеит и др. Показано, что описанные модели могут применяться как для определения патогенетических механизмов этих заболеваний на молекулярном уровне (включая изучение аберрантной активности вовлеченных белков), так и для испытания новых профилактических и терапевтических схем. Наконец, в последние годы спектр научных работ, выполняемых коллективом, расширился за счет анализа образцов тканей и жидкостей глаза, полученных непосредственно от офтальмологических пациентов. Таким образом, исследования, планируемые в проекте, являются логическим продолжением работы, выполненной коллективом ранее, а предварительные результаты, полученные до начала проекта, указывают на выполнимость поставленных в проекте задач. Достижимость получения запланированных результатов обоснована также тем фактом, что экспериментальная работа будет проводиться коллективом ученых, являющихся специалистами в самых разных областях, включая молекулярную, клеточную и структурную биологию, биохимию, а также офтальмологию и ветеринарию.
В 2023 году разработаны фундаментальные основы для создания новых высокотехнологичных методов диагностики социально-значимых заболеваний с помощью комплексного анализа протеомов, имеющих отношение к зрительной системе. Проведен сравнительный анализ разработанных и внедренных ранее подходов к сверхчувствительному обнаружению специфических биомаркеров и терапевтических мишеней в тканях и биологических жидкостях человека. Предложена и подана на патентование новая концепция раннего выявления первичной открытоугольной глаукомы – широко распространённого нейродегенеративного заболевания, приводящего к слепоте. Предложена новая методика сбора и экстракции слезной жидкости, использование которой позволяет достичь высокой степени извлечения белков и избежать загрязнения образцов компонентами протеома клеток конъюнктивы и роговицы.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Исследование молекулярных механизмов зрения и молекулярных основ зрительных патологий. Белки сетчатки и других тканей глаза при офтальмологических заболеваниях и иных патологических состояниях. |
Результаты этапа: Определен механизм, лежащий в основе взаимодействия нейронального кальциевого сенсора (НКС) сетчатки и ЦНС – белка NCS-1 – с клеточными (в том числе, фоторецепторными) мембранами. Показана ключевая роль миристоильной группы NCS-1 в этом механизме, а также продемонстрировано предпочтительное связывание им отрицательно заряженных фосфолипидов, модулируемое с участием N-концевых остатков лизина белка. Впервые продемонстрировано высокоспецифичное узнавание NCS-1 сигнальных фосфоинозитидов, в особенности фосфатидилинозитол-3-фосфата, связывание которого происходит с участием специального структурного сайта, расположенного в N-концевом домене белка. Полученные данные указывают на участие NCS-1 в сигнальных путях, регулируемых фосфоинозитидами, в том числе, в фоторецепторных клетках позвоночных животных. Разработан новый метод выделения различных НКС, который включает процедуру разделения миристоилированных и немиристоилированных форм этих белков и обеспечивает получение их полностью миристоилированных препаратов. Метод не нарушает структуру НКС и их способность связывать ионы кальция, и может быть применен для выделения самых разных миристоилированных белков. Сконструировано два пептидных ингибитора цитеиновых катепсинов человека и оценена их фармакологическая активность в отношении клеток рака почки. Показано, что применение полученных пептидов должно снижать агрессивность опухолевого процесса, однако может оказывать негативное влияние на общую экспрессию указанных протеаз в тканях. | ||
2 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Исследование молекулярных механизмов зрения и молекулярных основ зрительных патологий. Белки сетчатки и других тканей глаза при офтальмологических заболеваниях и иных патологических состояниях. |
Результаты этапа: В работе впервые определены значения редокс-потенциала дисульфидной связи димера белка ЦНС/сетчатки – нейронального кальциевого сенсора-1 (NCS-1), которые в случае его Ca2+-связанной формы находятся в диапазоне от -100 мВ до -220 мВ, в то время как для Mg2+-связанной формы не превышают -180 мВ. Сделан вывод, что в окисляющих условиях, возникающих в клетке, оба конформера NCS-1 могут частично существовать в виде дисульфидного димера, однако связывание кальция увеличивает вероятность образования этой формы белка. Защищена кандидатская диссертация на тему “Нейрональный кальциевый сенсор-1 в нормальной и патологической фоторецепторных системах”. Разработан высокочувствительный иммунологический метод с использованием микрочипов и магнитных частиц, подходящий для детекции следовых количеств онконевральных антигенов – рековерина и аррестина-1 – в биологических жидкостях. Определен предел обнаружения исследуемых антигенов в моче, который составил 0,1 пг/мл для обоих белков, что значительно превышает эффективность стандартной процедуры ИФА. Разработан метод множественного тестирования указанных белковых маркеров и показана его применимость для ранней неинвазивной диагностики онкологических заболеваний, таких как рак мочевого пузыря. Продемонстрирована противовоспалительная активность митохондриально-адресованного антиоксиданта ПДТФ (SkQ1) на модели бактериального увеита. Показано, что премедикация глаза с использованием этого препарата предотвращает развитие гистологических (повышение содержания лейкоцитов в передней камере глаза) и биохимических (повышение уровней интерлейкина 6, простагландина E2 и малонового диальдегида в водянистой влаге) признаков внутриглазного воспаления, индуцированного ЛПС. Результаты работы представлены на международной конференции и опубликованы в 2-х статьях в высокоимпактных международных журналах, индексируемых WoS/Scopus/РИНЦ. | ||
3 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Исследование молекулярных механизмов зрения и молекулярных основ зрительных патологий. Белки сетчатки и других тканей глаза при офтальмологических заболеваниях и иных патологических состояниях. |
Результаты этапа: Проведен сравнительный анализ Zn2+-связывающих свойств белков сетчатки, относящихся к семейству НКС, включая VILIP1, NCLD, рековерин, GCAP1 и GCAP2. Впервые показано, все они способны координировать цинк, однако с разной аффинностью, стехиометрией и конформационными эффектами. Высказано предположение, что белки НКС могут опосредовать взаимосвязь между Ca2+-зависимыми и Zn2+-зависимыми сигнальными путями в нейронах в норме, а также при развитии нейродегенеративных заболеваний, связанных с нейротоксическими эффектами цинка, таких как болезнь Альцгеймера и глаукома. Показано, что взаимодействие рековерина с каркасным белком кавеолином-1 – интегральным компонентом мембранных рафт-структур – является редокс-зависимым процессом, поскольку регулируется в условиях окислительного стресса за счет фосфорилирования кавеолина-1 тирозинкиназой Src, а также окисления рековеина с образованием дисульфидного димера и окисленного мономера белка. Высокоаффинное взаимодействие окисленного рековерина с кавеолином-1 может нарушать светозависимую транслокацию белка в фоторецепторных клетках, тем самым снижая эффективность десенситизации родопсина и стимулируя окислительный стресс – характерные черты ВМД. Продемонстрировано диагностическое значение онконевральных (раково-сетчаточными) антигенов рековерина и аррестина в качестве новых неинвазивных биомаркеров урологических онкозаболеваний. Показана применимость разработанного ранее высокочувствительного мультиплексного иммуноаналитического метода с использованием магнитных частиц для детекции указанных биомаркеров в образцах биологических жидкостей (моча, сыворотка крови) пациентов с почечно-клеточным раком, раком мочевого пузыря и раком предстательной железы. Полученные результаты могут стать основой для создания новых подходов к диагностике, мониторингу рецидивов и наблюдению за ходом лечения таких заболеваний. Результаты работы представлены на международной конференции и опубликованы в 4-х статьях в высокоимпактных международных журналах, индексируемых WoS/Scopus/РИНЦ. | ||
4 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Исследование молекулярных механизмов зрения и молекулярных основ зрительных патологий. Белки сетчатки и других тканей глаза при офтальмологических заболеваниях и иных патологических состояниях. |
Результаты этапа: Целью НИР в 2023 году являлась разработка фундаментальных основ для создания новых высокотехнологичных методов диагностики социально-значимых заболеваний с помощью комплексного анализа протеомов, имеющих отношение к зрительной системе. Проведен сравнительный анализ разработанных и внедренных ранее подходов к сверхчувствительному обнаружению специфических биомаркеров и терапевтических мишеней в тканях и биологических жидкостях человека. Продемонстрирована применимость описанных подходов для диагностики онкологических заболеваний мочеполовой системы с помощью мониторинга раково-сетчаточных антигенов. Показано, что помимо этих белков, перспективными биомаркерами почечно-клеточного рака могут быть цистеиновые катепсины, уровень экспрессии и процессинга которых при раке существенно повышается. Предложена и подана на патентование новая концепция раннего выявления первичной открытоугольной глаукомы – широко распространённого нейродегенеративного заболевания, приводящего к слепоте. Диагностика основана на высокопроизводительном анализе протеома слезной жидкости методом дифференциальной сканирующей флуориметрии с классификацией данных с помощью искусственного интеллекта (машинного обучения). Предложена новая методика сбора и экстракции слезной жидкости, использование которой позволяет достичь высокой степени извлечения белков и избежать загрязнения образцов компонентами протеома клеток конъюнктивы и роговицы | ||
5 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Исследование молекулярных механизмов зрения и молекулярных основ зрительных патологий. Белки сетчатки и других тканей глаза при офтальмологических заболеваниях и иных патологических состояниях. |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".
№ | Имя | Описание | Имя файла | Размер | Добавлен |
---|---|---|---|---|---|
1. | project_report_gost_CCK.pdf | project_report_gost_CCK.pdf | 41,9 КБ | 17 декабря 2020 [PhilippovPP] |