Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
ℹ️Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
1. ВВЕДЕНИЕ 5
2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
2.1. Фермент поли(АДФ-рибозо)полимераза 1 и его роль в репарации ДНК 7
2.2. Ферменты, осуществляющие деградацию поли(АДФ-рибозы) 12
2.3. Ингибиторы PARP1 и их применение 13
2.4. Обзор существующих методов изучения активности PARP1 16
2.5. Изучение ферментов репарации с помощью измерения анизотропии флуоресценции 17
3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 19
3.1. Хроматографическое выделение рекомбинантного PARP1 20
3.2. Хроматографическое выделение рекомбинантного NUDIX 16 21
3.3. Электрофорез белков в полиакриламидном геле 21
3.4. Очистка и концентрирование рекомбинантных белков на центрифужном концентраторе «Vivaspin 6 мл» 22
3.5. Определение концентрации белка по методу Бредфорда 22
3.6. Отжиг ДНК-дуплексов 23
3.7. Электрофорез нуклеотидов в ПААГ 23
3.8. Проверка активности полученного рекомбинантного PARP1 с помощью [γ- P32]-NAD+ 23
3.9. Проверка активности полученного рекомбинантного NUDIX 16 с помощью [γ- P32]-NAD+ 24
3.10. Получение ДНК-фрагментов для реконструкции нуклеосом методом ПЦР 24
3.11. Проверка результатов ПЦР с помощью электрофореза в агарозном геле 25
3.12. Реконструкция нуклеосом с помощью последовательных диализов 25
3.13. Нативный электрофорез нуклеосом в ПААГ 25
3.14. Изучение активности PARP1 на различных ДНК-субстратах методом флуоресцентной спектроскопии 26
3.15. Определение констант диссоциации PARP1 на разных ДНК-субстратах 27
3.16. Определение констант Михаэлиса и kcat PARP1 на разных ДНК-субстратах 27
3.17. Определение констант Михаэлиса и kcat PARP1 на разных ДНК-субстратах с использованием [β-H3]-NAD+ 28
3.18. Проверка разработанной тест-системы с ингибитором олапарибом 29
3.19. Определение типа ингибирования 7-метилгуанина для PARP1 30
3.20. Изучение взаимодействия PARP1 и YB-1 в присутствии ДНК 30
3.21. Изучение влияния YB-1 на действия олапариба 31
3.22. Изучение активности PARP1 после аутополи(АДФ-рибозил)ирования и обработки ферментами, деградирующими поли(АДФ-рибозу) 31
3.23. Изучение активности PARP1 в присутствии нуклеосом методом флуоресцентной спектроскопии 32
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 34
4.1. Получение ДНК-дуплексов с различными повреждениями 34
4.2. Получение рекомбинантного PARP1 35
4.3. Получение рекомбинантного NUDIX16 38
4.4. Активность PARP1 на различных ДНК-субстратах 40
4.5. Изучение действия ингибитора олапариба на PARP1 43
4.7. Взаимодействие PARP1 с YB-1 в присутствии ДНК 46
4.8. Влияние YB-1 на действие ингибитора олапариба 47
4.9. Связывание PARP1 c ДНК после аутополи(АДФ-рибозил)ирования и обработки NUDIX16 ферментами, деградирующими поли(АДФ-рибозу) 48
4.10. Получение нуклеосом in vitro 50
4.11. Изучение активности PARP1 в присутствии нуклеосом 52
5. ВЫВОДЫ 55
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 56
📖 Введение
В цепи ДНК, являющейся носителем генетической информации, постоянно проявляются различные повреждения. Живые организмы имеют набор механизмов репарации ДНК, позволяющих сохранять целостность генетической информации. Выделяют несколько ферментных систем, каждая из которых осуществляет репарацию определённого спектра повреждений. Очевидно, что восстановление целостности ДНК является жизненно важным. Однако, методы радио- и химиотерапии, применяющиеся при лечении злокачественных опухолей основаны на повреждении ДНК клеток с помощью ионизирующей радиации или лекарственных препаратов. Репарация повреждений ДНК раковых клеток зачастую обеспечивает устойчивость опухоли к терапии. Для преодоления данной проблемы необходимо применять ингибиторы ферментов системы репарации ДНК. Одной из важнейших мишеней для ингибирования является фермент поли(АДФ-рибозо)полимераза 1 (PARP1). Он участвует в таких процессах, как репарация двунитевых разрывов, транскрипция, эксцизионная репарация оснований, контроль клеточного цикла и многое другое. Ведущая роль в репарации разрывов ДНК делает PARP1 перспективной мишенью для поиска новых противораковых препаратов. На данный момент многие ингибиторы PARP1 находится на клинических и доклинических испытаниях, некоторые (олапариб, рукапариб, нирапариб) уже используются в клинике. Существующие ингибиторы PARP1 зарекомендовали себя в роли химио- и радиосенсибилизирующих препаратов. Однако, на данный момент не существует метода изучения активности данного фермента в реальном времени. Из-за этого остаются неясными многие параметры, отражающие механизмы действия PARP1. Именно поэтому, такая работа как изучение активности данного фермента в реальном времени является актуальной.
Цель работы – изучение активности поли(АДФ-рибозо)полимеразы 1 in vitro в реальном времени.
Задачи работы:
1. Разработка методики исследования активности PARP1 in vitro в реальном времени с помощью флуоресцентной спектроскопии и изучение активности PARP1 на модельных ДНК-субстратах.
2. Проверка возможности применения данного метода для быстрого скрининга ингибиторов PARP1.
3. Использование данного метода для изучения комплексообразования PARP1 с ферментами системы репарации ДНК и метаболизма поли(АДФ-рибозы).
4. Изучение влияния белкового фактора YB-1 на действие ингибиторов предложенным методом.
5. Исследование активности PARP1 в присутствии нуклеосом
Стоит заметить, что на данный момент не существует методики изучения активности PARP1 в реальном времени, и все существующие методики основаны на определении количества образовавшийся AДФ-рибозы. Подобные методы исследования связаны с большими затратам времени и характеризуются низкой продуктивностью. Некоторые методы подразумевают использование радиоактивной метки, что накладывает определённые ограничения на их использование.
✅ Заключение
На данный момент основная цель работы, а именно разработка и оптимизация тест-системы для детекции активности PARP1 in vitro в реальном времени прочти достигнута. Оптимизирована методика выделения рекомбинантного PARP1 из биомасссы E. Coli. Подобраны подходящие условия для изучения связывания PARP1 с флуоресцентно-мечеными ДНК-дуплексами и диссоциации комплекса PARP1-ДНК в ходе аутополи(АДФ-рибозил)ирования. Для использованных ДНК-кофакторов определены кинетические параметры, а именно константы диссоциации, константы Михаэлиса и каталитические константы. Показано, что значения KM, полученные с помощью представленного метода и классической методики с использованием [β-H3]-NAD+ практически идентичны для всех ДНК-кофакторов. Имеются различия в значении каталитических констант, но это объясняется разницей в скоростях диссоциации PARP1 с ДНК и синтеза поли(АДФ-рибозы). Метод опробован для скрининга ингибиторов PARP1 и изучения его взаимодействия с другими белками, а так же нуклеосомами. Из проделанной работы можно сделать следующие выводы:
1. Разработана методика исследования активности PARP1 in vitro в реальном времени с помощью флуоресцентной спектроскопии. С помощью разработанного метода изучена активность PARP1 на модельных ДНК-субстратах, определены основные кинетические параметры.
2. Подтверждено, что данный метод применим для быстрого скрининга ингибиторов PARP1 и определения константы IC50.
3. Данная методика опробована для изучения комплексообразования PARP1 с другими ферментами системы репарации. Изучено взаимодействие PARP1 и XRCC1.
4. Изучено взаимодействие белкового фактора YB-1 и PARP1 в присутствии ДНК с однонитевым разрывом. Показано, что белковый фактор YB-1 значительно снижает эффективность ингибитора PARP1 олапариба.
5. Метод опробован для оценки активности аутополи(АДФ-рибозил)ированного PARP1, подвергшегося обработке ферментами, деградирующими поли(АДФ-рибозу).
6. С помощью спектрофотометрии изучено взаимодействие PARP1 и нуклеосом. Сродство данного фермента к нуклеосомам гораздо выше, чем к модельным ДНК.