ОЛИГОПЕПТИД, ОБЛАДАЮЩИЙ АКТИВНОСТЬЮ КИСЛОГО (aFGF) И ТРАНСФОРМИРУЮЩЕГО (TGF-β) ФАКТОРОВ РОСТА ПО ОТНОШЕНИЮ К СТИМУЛИРОВАНИЮ БИОСИНТЕЗА КОЛЛАГЕНА Российский патент 2010 года по МПК C07K5/87 C07K5/107 C07K7/06 A61K38/06 A61K38/07 A61K38/08 

Настоящее изобретение относится к области биоорганической химии, биохимии и медицины, а именно к биологически активных веществам пептидной природы, обладающих активностью факторов роста по отношению к стимулированию коллагеногенеза, и может найти применение в медицине, ветеринарии, а также в экспериментальной биохимии.

Коллаген - самый распространенный белок животных клеток и важнейший молекулярный участник фиброплазии, т.е. образования соединительной ткани, происходящего при заживлении ран. Он присутствует не только в коллагеновых волокнах и базальных мембранах, но и в аморфном основном веществе соединительной ткани. Коллагеногенез стимулируется рядом сигнальных молекул, основными из которых являются кислый фактор роста фибробластов aFGF и трансформирующий фактор роста TGF-β [1].

Фактор роста фибробластов кислый aFGF (FGF-1) относится к семейству гепаринсвязывающих белков, трансформирующий фактор роста TGF-β - к семейству трансформирующих факторов роста. Показано, что aFGF [2] и TGF-β [3] стимулируют биосинтез коллагена in vitro.

Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала эффективных терапевтических средств с ранозаживляющим действием, ускоряющих регенерацию поврежденных тканей, образование рубца и другие подобные процессы восстановления поврежденных тканей.

Основной технический результат, который может быть получен при осуществлении настоящего изобретения, заключается в реализации данного назначения: создании новых олигопептидов, обладающих активностью факторов роста по отношению к стимулированию биосинтеза коллагена, общей формулы I:

где А представляет собой Ас;

Х1 представляет собой Gly, Ala или отсутствует;

Х2 представляет собой Pro, lle, Leu, Val или Ala;

Х3 представляет собой Gly;

Х4 представляет собой Pro, lle, Leu, Val или Ala;

Х5 представляет собой Gly, Ala или отсутствует и

В представляет собой ОМе,

при этом размер олигопептидов, проявляющих данную активность, варьируется от три- до пентапептидов. В формуле: Ас - ацетил, Gly - глицин, Ala - аланин, Pro - пролин, lle - изолейцин, Leu - лейцин, Val - валин, Оме - метил.

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.

Формула заявляемых олигопептидов была выявлена по результатам компьютерного конструирования участков связывания кислого фактора роста фибробластов aFGF и трансформирующего фактора роста TGF-β с рецепторами поверхности стволовых клеток. Компьютерное конструирование участков связывания aFGF и TGF-β с их рецепторами проводили с помощью программного комплекса [4], 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 белка aFGF [5];

фиг.2 - пространственная структура фрагмента кислого фактора роста фибробластов aFGF с идентифицированным функциональным сайтом (функциональные сайты в каждом из двух гомологичных доменов белка выделены);

фиг.3 - пространственная структура фрагмента белка TGF-β [6];

фиг.4 - пространственная структура фрагмента белка TGF-β с идентифицированным функциональным сайтом (функциональный сайт выделен).

Пример 1.

In silico конструирование функционального сайта aFGF на основе пространственной структуры белка aFGF

Для осуществления конструирования функционального сайта aFGF использовалась компьютерная программа [4].

Исходными данными для работы послужили первичные и пространственные структуры белков, импортированные из банка данных Protein Data Bank [7]. В базе данных банка проводили поиск пространственной структуры aFGF. В результате для компьютерного конструирования отобрали пространственную структуру aFGF [5] (фиг.1).

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

Пример 2.

In silico конструирование функционального сайта TGF-β на основе пространственной структуры белка TGF-β

Для осуществления конструирования функционального сайта TGF-β использовалась компьютерная программа [4].

Исходными данными для работы послужили первичные и пространственные структуры белков, импортированные из банка данных Protein Data Bank [7]. В базе данных банка проводили поиск пространственной структуры TGF-β. В результате для компьютерного конструирования отобрали пространственную структуру TGF-β [6] (фиг.3).

Далее проводили компьютерное моделирование, которое позволило идентифицировать пространственно сближенные аминокислотные остатки, находящиеся на поверхности глобулы белка TGF-β и принимающие участие во взаимодействии TGF-β с его рецептором (фиг.4). На основе полученных данных спрогнозировали формулу заявляемых олигопептидов.

Идентифицированные участки связывания являются структурными аналогами эпитопов, определенных для aFGF (см. пример 1), что подтверждает активность in silico спрогнозированных соединений по отношению к стимулированию биосинтеза коллагена.

Из представленных на фиг.2 и фиг.4 данных, по результатам компьютерного моделирования можно сделать вывод, что заявляемый олигопептид представляет собой функциональный сайт aFGF и TGF-β, принимающий участие в связывании с рецепторами на поверхности стволовых клеток и стимулирующий биосинтез коллагена. Данное соединение может найти применение в медицине и ветеринарии в качестве средства с ранозаживляющим действием, ускоряющего регенерацию поврежденных тканей, образование рубца и другие подобные процессы восстановления поврежденных тканей.

Источники информации

1. Чеснокова Н.П. Инфекционный процесс / Н.П.Чеснокова [и др.]. - М.: Академия естествознания, 2006. - 484 с.

2. Пат. US/08558/9418, МПК7 С07К 14/50; А61К 31/375; А61К 38/18; А61К 45/06. Wound healing compositions containing fibroblast growth factor and ascorbic acid / J.C.Geesin, J.S.Gordon. - № EP 19910312105.

3. Rodriguez-Barbero, A. Endoglin Modulation of TGF-β1-Induced Collagen Synthesis is Dependent on ERK 1/2 МАРК Activation / A.Rodriguez-Barbero [et al.] // Cell Physiol Biochem. - 2006. - Vol.18. - P.135-142.

4. 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.

5. http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureld=1RG8.

6. http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureld=1KLC.

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

Изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к получению биологически активных веществ пептидной природы, обладающих активностью факторов роста по отношению к стимулированию коллагеногенеза, и может быть использовано в медицине. Путем in silico конструирования получают олигопептид общей формулы: где А представляет собой Ас - ацетил; XI представляет собой G, или А, или отсутствует; Х2 представляет собой Р, или I, или L, или V, или А; Х3 представляет собой G; Х4 представляет собой Р, или I, или L, или V, или А; Х5 представляет собой G, или А, или отсутствует и В представляет собой ОМе - метил. Изобретение позволяет получить олигопептид, обладающий активностью кислого (aFGF) и трансформирующего (TGF-β) факторов роста по отношению к стимулированию биосинтеза коллагена, и расширить арсенал эффективных терапевтических средств с ранозаживляющим действием, ускоряющих регенерацию поврежденных тканей и образование рубца. 4 ил.

Олигопептид, обладающий активностью кислого (aFGF) и трансформирующего (TGF-β) факторов роста по отношению к стимулированию биосинтеза коллагена, общей формулы
А-Х1-Х2-Х3-Х4-Х5-В,
где А представляет собой Ас;
X1 представляет собой G, или А, или отсутствует;
Х2 представляет собой Р, или I, или L, или V, или А;
Х3 представляет собой G;
Х4 представляет собой Р, или I, или L, или V, или А;
Х5 представляет собой G, или А, или отсутствует и В представляет собой ОМе,
где Ас - ацетил, G - глицин, А - аланин, Р - пролин, I - изолейцин, L - лейцин, V - валин, ОМе - метил, при этом размер олигопептида варьируется от три- до пентапептида.