Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание универсальной постгеномной технологии для разработки нового поколения лекарственных препаратов.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.467.11.3003
Организация
ИБХ РАН
Продолжительность работ
2005 - 2006, 20 мес.
Бюджетные средства
120 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Реализация совокупности взаимосвязанных проектов и мероприятий (прикладные разработки, опытно-конструкторские, технологические и экспериментальные разработки, патентование результатов этих работ, мероприятия по развитию приборной базы и обеспечению функционирования уникальных стендов и установок научных организаций и вузов – участников комплексного проекта) с целью разработки передовых технологий поиска и создания лекарственных препаратов нового поколения, а также с целью подготовки освоения российской фармацевтической промышленностью новых технологий производства лекарственных препаратов.

Соисполнители

Этапы проекта

1
20.04.2005 - 31.08.2005
2
01.09.2005 - 09.12.2005
1.Проведены экспериментальные исследования:
oНаработаны необходимые для исследований количества изотопно-меченых ММБ, их фрагментов и химерных молекул (К+-канала KCSA, потенциал-зависимого домена К+-канала KvAP, укороченного аналога β-субъединицы К+-канала KCNE1, 4 химерные конструкции на основе К+-канала KCSA с вставкой участков «фильтра» канала на соответствующие фрагменты из К+-каналов Kv1.3 и Herg, пептидов – ТМ фрагментов ММБ – GpA, Bnip3).
oПодобраны условия солюбилизации, проводится структурно-функциональный анализ ММБ - KCSA, укороченного KCNE1, ТМ пептидов GpA и Bnip3.
oПоказано, что все найденные в яде паука Laсhesana sp.пептиды имеют уникальные а/к последовательности. Более того, многие из них (La24, La25, La93, La56) не имеют близких гомологов. Гомологи, найденные для пептидов La53 и La91, обладают антимикробной активностью и относятся к семейству кателицидинов.
oУстановлена пространственная структура пептида La93 в мицеллах ДСН по данным H1-ЯМР спектроскопии.
oПроведено выделение и очистка митохондрий из сердца быка, их фракционирование на индивидуальные препараты внешней и внутренней мембран, а также белков межмембранного пространства и матрикса.
2.Проведены теоретические исследования:
oПроведено моделирование молекулярной динамики димера Bnip3 в присутствии явно-заданной мембраны ДМФХ. Для димера BNIP3 наиболее стабильными являются конформации с правой сверхспирализацией. Вместе с тем, учитывая небольшую разницу энергий (~7 ккал/моль), не исключена возможность одновременного существования трех различных состояний, что может отражать конформационную гетерогенность комплексов спираль-спираль в реальных мембранах.
oПредложен и исследован на способность образовывать димер с ТМ сегментом белка BNIP3 дикого типа мутант (BNIP3LG). Есть основания предполагать, что данный пептид будет конкурировать за образование димерных комплексов с ТМ сегментом белка BNIP3 дикого типа.
oПо результатам исследований, проведенных методами молекулярной динамики, предложена серия мутаций для пептида La93, направленных на изменение его гемолитической активности. Все мутанты охарактеризованы с помощью методов молекулярного моделирования и будут использованы в последующих экспериментальных исследованиях;
oСозданы и оптимизированы полноатомные модельные бислойные системы разного липидного состава, имитирующие биологические мембраны нескольких типов («Эритроциты», «Г+», «Г-»). Полученные системы будут использованы для моделирования взаимодействий с ними исследуемых АМП, обладающих разной активностью (антимикробная, гемолитическая);
oРазработан новый метод автоматического создания многокомпонентных моделей липидных бислоев и мицелл детергентов, созданы уникальные базы данных параметров липидных молекул и физико-химических свойств мембрано-подобных систем, предложены эффективные вычислительные протоколы и программное обеспечение для исследования подобных систем;
oХорошее согласие результатов моделирования пептида La93 в мицелле ДСН60 с данными H1-ЯМР спектроскопии, полученными участниками Проекта в независимых экспериментах, демонстрирует высокий потенциал разработанной вычислительной технологии, ее перспективность для предсказания особенностей поведения периферических мембрано-активных пептидов в средах, имитирующих биологические мембраны.
oВ ряде вычислительных экспериментов по исследованию «ротамеров» кристаллографической структуры родопсина показано, что использование «классического» метода профиля 3D окружения Айзенберга не позволяет надежно выделить кристаллическую структуру из набора альтернативных моделей. Начата разработка метода, предназначенного для нахождения оптимальной упаковки спиралей в ТМ доменах белков.
oСозданы полноатомные модели гидратированных мицелл ДСН, содержащих разное число молекул детергента (ДСН60, ДСН101). Разработано программное обеспечение для автоматического создания стартовой структуры мицеллы, содержащей произвольное число молекул детергента, оптимизированы протоколы расчета и обработки мицелляр
Развернуть
3
01.01.2006 - 30.06.2006
- Разработано несколько новых пептидов с пониженной гемолитической и усиленной антимикробной активностью. Охарактеризованы механизмы их действия на клетки эукариот и бактерий. Предложен новый способ биотехнологической наработки АМП в бактериальных системах.
- Разработаны оригинальные подходы по экспрессии МБ, встраиванию их в мицеллы детергентов и получению пространственной структуры высокого разрешения;
- Созданы методики для количественной оценки степени ассоциации ТМ сегментов МБ в клеточной мембране;
- Разработаны оригинальные компьютерные методы анализа аминокислотных последовательностей МБ, изучения структуры, динамики и механизмов действия МБ на мембраны клеток. Полученные результаты используются для создания новых биологически активных соединений.
- К реализации проекта привлечены молодые специалисты, студенты и аспиранты ведущих научных центров и вузов.

Создание новых технологий.
- Разработаны новые эффективные технологии анализа аминокислотных последовательностей белков; иденти
Развернуть
4
01.07.2006 - 31.10.2006
АННОТАЦИЯ
отчета о выполнении этапа IV (июль - октябрь 2006 г.) Государственного контракта от 20.04.2005 № 02.467.11.3003 «Создание универсальной постгеномной технологии для разработки нового поколения лекарственных препаратов»


Научные результаты: 1) Идентифицировано свыше 10 уникальных пептидов, охарактеризованы механизмы их действия, и на их основе разработаны новые пептиды с пониженной гемолитической и усиленной антимикробной активностью. 2) Разработаны оригинальные подходы к экспрессии, рефолдингу и получению пространственной структуры мембранных белков (МБ) (включая их изотопно-меченые производные). 3) Созданы методики для изучения ассоциации МБ в клеточной мембране. 4) Разработан комплексный (экспериментально-теоретический) подход к установлению структурно-динамических свойств димерных трансмембранных (ТМ) доменов белков. 5). Создан новый метод оценки качества упаковки ТМ спиралей белков 6). С помощью масс-спектрометрии впервые идентифицировано более 400 белков митохондрий сердца быка. Полученные результаты используются для создания новых биологически активных соединений.
Созданы новые технологии: выделения и рефолдинга МБ и пептидов; получения меченых производных токсинов – лигандов эукариотических калиевых каналов; исследования структурно-динамических свойств ТМ гомодимеров белков; получения изотопно-меченых МБ; скрининга биологически активных лигандов к МБ-мишеням на поверхности клеток E.coli; ориентирования МБ в липидных агрегатах; Исследований электрических потенциалов и токов в искусственных бислойных мембранах и мембранах живых клеток (создание программного обеспечения); оптимизации выбора корректных решений в задачах молекулярного докинга рецептор-лиганд.
Проведено технико-экономическое изучение эффективности внедрения разработанных технологий в народное хозяйство. Ведется разработка технической документации. Проведены патентные исследования, поданы заявки на патенты. Создаваемый комплекс технологий проходит апробацию на ранее охарактеризованных объектах. Начато применение разрабатываемых технологий для поиска и разработки оригинальных биологически активных соединений - прототипов новых высокоэффективных лекарств.
К реализации проекта привлечены молодые специалисты, студенты и аспиранты ведущих научных центров и вузов. Продолжено развитие приборной базы научных организаций и вузов, формирование спецустановок и комплектация их спецоборудованием.
Все работы выполнены на высоком научном уровне, а результаты сравнимы или превосходят мировой уровень. По результатам работ в 2006 г. опубликовано (в ведущих реферируемых журналах) 12 статей, подготовлено к печати и послано в печать 6 статей. Оформлены заявки на 4 патента. Контрольные показатели, установленные на 2006 г. техническим заданием и календарным планом Государственного контракта, полностью выполнены.


Руководитель работ, профессор, д.х.н._____________________/А.С. Арсеньев/
Развернуть
5
01.11.2006 - 29.12.2006
На завершающем этапе выполнения Государственного контракта закончена доукомплектация спецустановок для работы с биологическими системами и культурами клеток эукариот; для экспрессии и очистки мембранных белков и пептидов, а также спецустановки для синтеза и очистки пептидов. Работы были связаны с получением, инсталляцией, тестированием и запуском в работу в составе спецустановок различного ранее заказанного спецоборудования, включая: хроматограф AKTAPURIFIER 10 в комплекте с монитором PH/C-900, ячейкой проводимости, рН электродом, коллектором фракций FRAC-950 и аксессуарами; градиентную систему ВЭЖХ Breeze HPLC Gradient System фирмы Waters; ДНК-амплификаторы MJ Mini с функцией температурного градиента; дистиллятор Calypso 004 Sanyo и многофункциональную настольную центрифугу модель BR4i Thermo с охлаждением.
Все полученное оборудование успешно прошло тестирование и используется в рабочем режиме в составе перечисленных выше спецустановок, обеспечивая применение новых перспективных методик в созданном в рамках проекта универсальном комплексе технологий для разработки нового поколения лекарственных препаратов.
Выполненные на завершающем этапе работы полностью соответствуют техническому заданию и плану работ по Государственному контракту на 2006 г.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы

Программное мероприятие

1.7 Развитие приборной базы научных организаций и вузов в целях опережающего развития материальной базы научных исследований
Продолжительность работ
2005 - 2006, 17 мес.
Бюджетные средства
120 млн
Организация
ИМГ РАН
профинансировано
Тема
Создание универсальной постгеномной технологии для разработки нового поколения лекарственных препаратов.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
120 млн
Количество заявок
11
Тема
Разработка и подготовка промышленного освоения технических ферментных препаратов для целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности, биосвязующих и биологически совместимых пластиков, отвечающих современному мировому уровню развития биотехнологии и промышленной микробиологии.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
120 млн
Количество заявок
6
Тема
Разработка и подготовка промышленного освоения технических ферментов для пищевой промышленности и сельского хозяйства, отвечающих современному мировому уровню развития биотехнологии и промышленной микробиологии
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
120 млн
Количество заявок
6
Тема
Разработка и подготовка промышленного освоения иммунохроматографических, мембранных и латексных диагностикумов и регистрирующих систем на основе видеоцифрового анализа
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
120 млн
Количество заявок
0
Тема
Создание метрологической и технологической платформы для нанодиагностики и наноманипулирования на базе специализированного источника синхротронного излучения с целью обеспечения разработок в области индустрии наносистем и наноматериалов.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
160 млн
Количество заявок
5