ОЛИГОПЕПТИД, ОБЛАДАЮЩИЙ АКТИВНОСТЬЮ ФАКТОРА СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК CSF ПО ОТНОШЕНИЮ К ДИФФЕРЕНЦИРОВКЕ ТИМОЦИТОВ Российский патент 2009 года по МПК C07K5/08 C07K7/06 

Настоящее изобретение относится к области биоорганической химии, биохимии и медицины, а именно к биологически активным веществам пептидной природы, обладающих активностью фактора стволовых клеток по отношению к дифференцировке тимоцитов, и может найти применение в медицине и экспериментальной биохимии.

Тимоциты - это незрелые предшественники Т-лимфоцитов, которые из костного мозга мигрируют в тимус, где они дифференцируются и пролиферируют в клетки Т-ряда различных фенотипов.

Одним из важнейших факторов, действующих на клетки Т-ряда и обусловливающих дифференцировку тимоцитов после селекции, является фактор стволовых клеток (SCF). Продуцентами SCF являются костномозговые стромальные клетки, фибробласты, эндотелиальные клетки, клетки Сертоли. Его основные клетки-мишени - это стволовые кроветворные клетки, ранние коммитированные предшественники клеток различных кроветворных рядов и тучные клетки. SCF участвует в поддержании пролиферации и дифференцировке наиболее юных форм предшественников Т-лимфоцитов в тимусе.

Размножение клеток-предшественников в тимусе примерно на 50% зависит от SCF. В отсутствие SCF общая численность тимоцитов снижается в 3-4 раза, численность CD4-CD8-клеток - в 40 раз. SCF способствует также регенерации опустошенного тимуса за счет экспансии костномозговых клеток-предшественников. Показано также, что рецепторы к SCF вновь экспрессируются на CD4+CD8-тимоцитах, прошедших положительную селекцию [1].

Фактор стволовых клеток SCF имеет важное клиническое значение, являясь индуктором дифференцировки предшественников лимфоцитов и эритроцитов.

Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала эффективных терапевтических средств для лечения миелодиспластического синдрома и после трансплантации костного мозга.

Основной технический результат, который может быть получен при осуществлении настоящего изобретения, заключается в реализации данного назначения: создании олигопептидов, обладающих активностью фактора стволовых клеток по отношению к дифференцировке незрелых предшественников Т-лимфоцитов.

В отличие от производства чистых белков синтез заявляемых олигопептидов осуществляется по упрощенной и недорогостоящей технологии, что снижает стоимость новых препаратов, сказывается на их доступности и, следовательно, расширяет возможности их применения.

Основной технический результат достигается за счет создания олигопептида (ряд пептидов, близких по виду активности, различающихся только величиной активности) общей формулы:

А-Х1-Х2-Х3-Х4-Х5-В,

где А представляет собой Ас;

Х1 представляет собой Lys или Arg;

Х2 представляет собой Ala или Gly;

Х3 представляет собой Ser или Thr;

Х4 представляет собой Ala, или Gly, или отсутствует,

Х5 представляет собой Asn, или Gln, или отсутствует и

В представляет собой ОМе,

обладающих активностью фактора стволовых клеток по отношению к дифференцировке незрелых предшественников Т-лимфоцитов. При этом размеры олигопептидов, проявляющих данную активность, варьируются от три- до пентапептидов, что объясняется оптимальностью размеров (соответствия сайту рецептора) и сохранением конформационного соответствия активному центру. В формуле: Ас - ацетил, Lys - лизин, Arg - аргинин, Ala - аланин, Gly - глицин, Ser - серин, Thr - треонин, Asn - аспаргин, Gln - глутамин, ОМе - метил).

Формула заявляемых олигопептидов была выявлена по результатам компьютерного конструирования участков связывания фактора стволовых клеток SCF с рецепторами поверхности стволовых клеток. Компьютерное конструирование участков связывания SCF с его рецепторами проводили с помощью программного комплекса [2], осуществляющего компьютерное моделирование пространственной структуры белковых молекул и дизайн низкомолекулярных соединений, ответственных за биологическую функцию белка.

Нижеследующие чертежи составляют часть описания настоящего изобретения и включены для дополнительной демонстрации некоторых аспектов настоящего изобретения. Настоящее изобретение можно лучше понять путем обращения к одному или нескольким из этих чертежей в сочетании с подробным описанием представленных здесь конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения.

На чертежах представлены:

фиг.1 - пространственная структура фрагмента фактора стволовых клеток SCF [3]: А - димер; В - комплекс из двух димеров;

фиг.2 - пространственная структура фрагмента фактора стволовых клеток SCF с идентифицированным функциональным сайтом (функциональные сайты в каждом из четырех гомологичных доменов белка выделены);

фиг.3 - пространственная структура комплекса SCF/рецептор [4];

фиг.4 - пространственная структура комплекса SCF/рецептор с идентифицированным функциональным сайтом белка SCF (функциональный сайт выделен).

Пример 1. In silico конструирование функционального сайта SCF на основе пространственной структуры белка SCF

Для осуществления конструирования функционального сайта SCF использовалась компьютерная программа [2].

Исходными данными для работы послужили первичные и пространственные структуры белков, импортированные из банка данных Protein Data Bank [5]. В базе данных банка проводили поиск пространственной структуры SCF. В результате для компьютерного конструирования отобрали пространственную структуру SCF [3] (фиг.1).

Далее проводили компьютерное моделирование, которое позволило идентифицировать пространственно сближенные аминокислотные остатки, находящиеся на поверхности глобулы белка SCF и принимающие участие во взаимодействии SCF с его рецептором (фиг.2). На основе полученных данных спрогнозировали формулу заявляемых олигопептидов.

Пример 2. In silico конструирование функционального сайта SCF на основе пространственной структуры комплекса SCF/рецептор

Для осуществления конструирования функционального сайта SCF использовалась компьютерная программа.

Исходными данными для работы послужили первичные и пространственные структуры белков, импортированные из банка данных Protein Data Bank [5]. В базе данных банка проводили поиск пространственной структуры комплекса SCF/рецептор. В результате для компьютерного конструирования отобрали пространственную структуру комплекса SCF/рецептор [4] (фиг.3).

Далее проводили компьютерное моделирование, которое позволило идентифицировать аминокислотные остатки белка Г-КСФ, принимающие участие во взаимодействии SCF с его рецептором (фиг.4).

Идентифицированные участки связывания совпадают с эпитопом, определенным для SCF в примере 1, что подтверждает активность in silico спрогнозированных соединений по отношению к дифференцировке тимоцитов.

Из представленных на фиг.2 и фиг.4 данных, по результатам компьютерного моделирования можно сделать вывод, что заявляемые олигопептиды представляют собой функциональный сайт SCF, принимающий участие в связывании с рецепторами на поверхности стволовых клеток и стимулирующий дифференцировку тимоцитов. Данное соединение может найти применение в медицине и экспериментальной биохимии.

Источники информации

1. Ярилин А.А. Цитокины в тимусе. Биологическая активность и функции цитокинов в тимусе / А.А. Ярилин // Цитокины и воспаление. - 2003. - №2.

2. Шутова И.В. Компьютерное моделирование пространственной структуры белковых молекул / И.В.Шутова, Л.М.Чемитова, В.П.Голубович // Химия, структура и функция биомолекул: Тез. докл. - Мн., 2006. - С.PR-162.

3. http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureld=1SCF.

4. http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureld=2E9W.

5. http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do.

Изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к получению биологически активных веществ пептидной природы, обладающих активностью фактора стволовых клеток CSF по отношению к дифференцировке тимоцитов, и может быть использовано в медицине. Путем in silico конструирования получают олигопептид общей формулы I: где А представляет собой Ас; X1 представляет собой К или R; Х2 представляет собой А или G; Х3 представляет собой S или Т; Х4 представляет собой А, или G, или отсутствует, Х5 представляет собой N, или Q, или отсутствует и В представляет собой Оме. Изобретение позволяет получить олигопептид, обладающий активностью фактора стволовых клеток CSF по отношению к дифференцировке незрелых предшественников Т-лимфоцитов, и расширить арсенал эффективных терапевтических средств для лечения миелодиспластического синдрома. 5 ил.

Олигопептид общей формулы I
,
где А представляет собой Ас;
X1 представляет собой К или R;
Х2 представляет собой А или G;
Х3 представляет собой S или Т;
Х4 представляет собой А, или G, или отсутствует,
Х5 представляет собой N, или Q, или отсутствует и
В представляет собой ОМе,
обладающий активностью фактора стволовых клеток CSF по отношению к дифференцировке тимоцитов, при этом размеры олигопептида варьируются от три- до пентапептида.