В последнее время, наряду с малыми молекулами и макромолекулами, пептиды получили широкое применение в разработке лекарств. Интерес к ним вызван их особыми функциональными и структурными свойствами. В частности, циклические пептиды представляются перспективными для разработки нового класса лекарств ввиду их способности связываться с широким спектром молекул-мишеней и ингибировать их [1].
Циклические пептиды представляют собой циклические соединения, образованные из протеиногенных или непротеиногенных аминокислот, соединенных между собой амидными (пептидными) связями. В работе внимание сосредоточено на циклических пептидах, получаемых из почвенных грибов. Интерес к циклическим пептидам также обусловлен их обширным биологическим действием, такими, как противомикробная, инсектицидная, цитотоксическая, противораковая активность [2]. Поэтому они имеют большой потенциал в качестве лекарственных препаратов. Есть предположения, что ключевым свойством циклических пептидов является баланс между мембранной проницаемостью и растворимостью, так как их конформационная гибкость зависит от растворителя [3].
Циклоспорины относятся к ряду циклических пептидов, состоящих из 11 аминокислот, продуцируемых грибами, паразитами насекомых; среди этих пептидов были обнаружены иммуносупрессивные соединения, которые используются при лечении аутоиммунных заболеваний и после трансплантации органов [4, 5]. Циклоспорины продуцируются различными грибами, в том числе Trichoderma, Tolypocladium, Fusarium и др [6]. Обычно эти пептиды обладают иммуносупрессивной и противогрибковой активностью [7, 8, 9, 10, 11]. Самым известным циклическим пептидом является циклоспорин А (CsA). Он широко используется в медицине в качестве иммунодепрессанта, используется при трансплантации органов и хорошо изучен [12, 13].
Объектом исследования служил циклоспорин B (CsB). Циклоспорин В является второстепенным компонентом циклоспоринового комплекса. Циклоспорин В обладает противогрибковой и в меньшей степени иммуносупрессивной активностью [2], и гораздо менее широко исследован, чем основной аналог, циклоспорин А.
Для конформационного анализа методами молекулярного моделирования систематический конформационный поиск является полезным способом для обнаружения минимумов потенциальной энергии гибкой молекулы. Особенно он важен для молекул с большим числом конформеров из-за большого количества степеней свободы. В таких случаях применяют метод молекулярной динамики. Особенно важным в исследовании трехмерной структуры белков является определение того, как отдельные боковые цепи взаимодействуют друг с другом и с основной цепью, а также какую роль они играют в образовании и стабилизации вторичной и третичной структуры. Конформация основной цепи определяется способностью к образованию водородных связей и хиральностью всех аминокислотных остатков, кроме глицина [14].
В работе производится конформационный анализ CsB в хлороформе на основе данных спектроскопии ядерного магнитного резонанса высокого разрешения и молекулярного моделирования.
Целью работы являлось исследование структуры циклоспорина CsB методами спектроскопии ЯМР и молекулярного моделирования. Исходя из указанной цели, можно выделить задачи, поставленные в работе:
1. На основе сравнительного анализа одномерных и двумерных спектров TOCSY, ROESY, DQF-COSY и HSQC осуществить полное соотнесение сигналов ЯМР H и C.
2. Проинтегрировать сигналы на спектрах ROESY при разных временах смешивания.
3. Составить таблицу, содержащую список ядер, соответствующих кросс-пикам ROESY, их интегральные интенсивности и соответствующие межатомные расстояния.
4. С помощью молекулярного моделирования получить ансамбль трехмерных структур циклоспорина В.
5. Оценить межатомные расстояния и двугранные углы в изучаемой молекуле по данным молекулярного моделирования, выбрать наилучшие (репрезентативные) структуры.
Основные результаты и выводы
1. Зарегистрированы двумерные спектры DQF-COSY, TOCSY, ROESY и
1 1 д
HSQC и произведено полное соотнесение сигналов ЯМР H и C . Результаты соотнесения опубликованы в базе данных BMRB под номером 27752.
2. Проинтегрированы сигналы ROESY при разных временах смешивания, и затем по полученным значениям рассчитаны межатомные расстояния в близких протонных парах.
3. Найдена пространственная структура циклоспорина B при помощи молекулярного моделирования (метод симулированного отжига в программе XPLOR). Получено стереоспецифичное соотнесение бета- протонов остатка Mle4.
4. Качество результатов подтверждено графиком Рамачандрана и расчётом стандартного отклонения расстояний и углов от экспериментально полученных величин. Карта Рамачандрана указывает на структуру типа Р-листа.
Результаты работы доложены на XVI Международной школе- конференции “Spinus 2019” [45].
