close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

липидомики

код для вставкиСкачать
«Липидноаналитические»
работы,
( в т. ч. биомед.
исследования )
Исследования
механизмов
участия
конкретных
липидов в
физиологических
процессах
(сигналинг,
мембраны и др. )
Свободнорадикальное
окисление
липидов
Применение
липидов
(ФЛ)
в нанотехнологиях
ЧТО ТАКОЕ ЛИПИДОМИКА ?
•
“системно-уровневый анализ липидов и факторов, которые
взаимодействуют с липидами» - Wenk M., 2005 (Nat Rev Drug
Discov, 2005, 4, 594).
•
“системно-уровневый анализ липидов и их партнеров по
взаимодействию» - Adibhatla R. et al.., 2006 (AAPS J, 8, E314)
•
“системная расшифровка связанной с липидами информации
по идентификации липидов и их медиаторов” - Serhan C. et al.,
2006 (AAPS J, 8(2), E284)
“системное изучение всех липидов, молекул, с которыми они
взаимодействуют и их функций в клетке» - Watson A.D., 2006
(J. Lipid Res., 47, 2101)
•
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ БИОХИМИИ ЛИПИДОВ:
Годы
1.
~ до 60
г.г
2.
3.
60- 90-е
г.г
902000-е
г.г.
Основные
проблемы
биохимия
жиров, их
биологическое
(в т.ч. мед.)
значение
структурная
роль липидов
(фосфолипидов)
в биомембранах
выявление
множественной
регуляторной
роли липидов в
клетке через
процессы
сигналинга
Методы
колориметрические методы
тонкослойная,
газожидкостная и
препаративная
колоночная
хроматография
массспектрометрия,
ВЭЖХ
Перспективны
е разработки
появление
колоночной
хроматографии
липидов
первые работы
по сигнальным
эффектам
липидов
(фосфоинозитидов).
Начало ВЭЖХ
липидов
Начало развития
«липидомики»
The structure of lipids
СОВРЕМЕННАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ЖИДКО-МОЗАИЧНОЙ МОДЕЛИ
МЕМБРАНЫ
(по: Cell Structure and function:Lipid Membrane. http://scidivdcc.ctc.edu)
СХЕМА ОБЩЕГО СТРУКТУРНОГО ЭЛЕМЕНТА
АТФ-СВЯЗЫВАЮЩИХ КАССЕТНЫХ БЕЛКОВ-ТРАНСПОРТЕРОВ
(АВС-БЕЛКОВ) КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ
(J.Oram, R.Lawn, 2001)
-
метаболический предшественник фосфатидилэтаноламина (ФЭ)
и сфингомиелина (СФ), источник липидных мессенджеров и
биоактивных соединений: лизо-ФЛ, диглицеридов, арахидоновой
кислоты;
-
участие в построении липопротеиновых частиц:
а) в гепатоцитах,
б) в эпителиальных клетках кишечника;
-
в печени: участие в образовании желчи, в реакциях цитохрома
Р450;
-
в клетках мозга : источник холина;
в легких: обеспечение функции сурфактанта (ди-С16:0).
- влияние на форму мембраны: через создание напряжения
в гидрофобной области бислоя (за счет формы молекулы,
локализации во внутр. слое, соотношения с ФХ);
- функция «липошаперона»:
участие в фолдинге белка обеспечение конформации,
необходимой для функциональной активности;
• влияние на степень погружения белка в мембрану
•
- участие в свертывании крови, клеточной адгезии,
эндоцитозе.
Фосфатидилсерин
Фосфатидилсерин
Фосфатидная кислота
Фосфатидная
кислота
Фосфатидилинозит
Фосфатидилинозит
- влияние на внутримембранные белки
- влияние на внемембранные белки, прилегающие к мембране с обеих сторон
областей водной фазы (цитозольная фосфолипаза А2, протеинкиназа С и др).
СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ АНИОННЫХ
ФОСФОЛИПИДОВ
ФОСФОЛИПИД
ФУНКЦИИ, СВОЙСТВА
Взаимодействие с внутриклеточной
протеинкиназой С (8:1)
Фосфатидилсерин (ФС)
Экстернализация в плазматической
мембране при возбужденном состоянии
клетки
Знак для удаления клетки макрофагами
(“eat me”)
Взаимодействие с аннексином V,
ингибирование PLA2, воспалительный
ответ
Фосфатидная кислота (ФК)
Стимуляция гидролиза ФХ
фосфолипазой sPLA2
Предшественник лизо-ФК – активного
сигнального мессенджера
ФОСФОЛИПИД
ФУНКЦИИ, СВОЙСТВА
Трансдукция сигналов
Фосфатидилинозит (ФИ),
фосфаты ФИ
Участие в поддержании структуры
гликозил-ФИ-заякоренных белков и
белков цитоскелета
Присоединение к мембране белков через
РН-домены (pleckstrin homology)
Фосфатидилглицерин (ФГ)
Участие в связывании белков легочного
сурфактанта
Активация ядерной
протеинкиназы С
Кардиолипин (КЛ)
Участие в функционировании
митохондрий за счет взаимодействия с
рядом митохондриальных белков
Участие в апоптозе путем свободнорадикального окисления и стимуляции
выхода цитохрома с из митохондрий
ЛИЗОФОСФОЛИПИДЫ:
(лизо-ФХ, лизо-ФК, лизо-сфинголипиды)
УЧАСТИЕ В КЛЕТОЧНЫХ
ЭФФЕКТАХ, ИНИЦИИРУМЫХ
МЕДИАТОРАМИ
СООТВЕТСТВУЮЩИЕ
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОТВЕТЫ
Специфические влияние разных
лизо-ФЛ на митогенез (МАРК),
пролиферацию,
дифференциацию, миграцию
клеток, влияние на апоптоз или
жизнеспособность («антиапоптоз»)
Сосудосуживающая
активность, заживление ран,
иммуномодуляция, ангиогенез,
агрегация тромбоцитов и др.
СФИНГОМИЕЛИН:
-источник биоактивных сфинголипидов (церамиды, СФ-фосфат,
СФ-фосфохолин, глико-СФЛ)
- контроль степени жесткости мембраны
- участие в образовании рафтов и кавеол плазматических
мембран
Схематическое изображение рафтов и кавеол плазматических мембран ( L. Pike,
2003).
- Создание условий для одновременной локализации различных компонентов
специфических сигнальных путей
- Контроль доступа других соединений к каждой сигнальной молекуле – за
счет дифференцированной локализации
- Специфическое влияние уникального рафтового микроокружения на
конформацию и активность сигнальных белков
- Условия для специфических перекрестных связей между различными
сигнальными путями благодаря локализации в одном липидном рафте.
- Кластеризация или перемещение одного или нескольких типов липидных
рафтов способствует:
а) образованию высокоорганизованного сигнального комплекса,
пространственно регулируемого при сигналинге
б) транспортировке сигнальных комплексов к специфической области –
мишени плазматической мембраны
- «Негативная» регуляция сигналинга (прерывание передачи сигналов путем
изоляции сигнальной молекулы)
Мембраны ядерной
оболочки (NE)
Общее количество
липидов (мкг/мг белка)
ФХ
ФЛ ~
70% от
липидов
ФЭ
СМ
КЛ
ФИ
ФС
(% от
ФЛ)
Хроматин
Ядерный
матрикс
~ 400
~4
<4
57
46
29
26
22
13.7
2-8
12
48.5
0-3
6
5.4
4-9
11
1.4
4-6
3
2.3
«
«
«
«
«
* - 3.2% от сухого веса
ХРОМАТИН
Печень
ЯДЕРНЫЙ МАТРИКС
Регенер. Опухоль( Печень Регенер. Опухоль*
печень асцит
печень
Эрлиха)
СМ
12
28
17
48
78
1-3
ФС
3
6
10
2
0,3
7-18
5
3
13-27
14
3
16-40
КЛ
14
ФЭ
22
Лизо-ФХ
-
-
9
ФК
-
-
6
10
*- приведены данные только для ФЛ, существенно отличающихся по сравнению с нормой
**- средний диапазон значений из разных работ по 6 видам клеток опухолей (HeLaS3,
эритролейкемия, асцит Эрлиха и др.)
УЧАСТИЕ
ВНУТРИЯДЕРНЫХ ФОСФОЛИПИДОВ
В РЕГУЛЯЦИИ РЕПЛИКАЦИИ И ТРАНСКРИПЦИИ
ФУНКЦИЯ
ФОСФОЛИПИДЫ
«Со-локализация» и, возможно, функциональное
связывание с РНК
max - сфингомиелин (СМ)
фосфатидилсерин (ФС)
Частичная иммобилизация молекулы ДНК
max - для смеси СМ + ФХ +
ФЭ
Дестабилизирующий эффект на структуру ДНК
(возм. участие в инициации репликации)
сфингомиелин (СМ)
Участие в связи ДНК с негистоновыми белками
при репликации ДНК
все фосфолипиды
(специфичность не указана)
Участие в функциональном контакте петель ДНК
с ядерным матриксом
кардиолипин (КЛ); СМ (через
сфинг. группу)
Контроль реакций конденсации – деконденсации
хроматина
анионные ФЛ – деконденс.,
цвитерионные - конденсация
Специфич. действие на ядерные ферменты
анионные ФЛ, специфично
(РНК- и ДНК-полимеразы, топоизомеразы и др.)
Нивелирование ингибирующего эффекта гистонов
на транскрипцию и репликацию
КЛ, ФГ – в транскрипции,
КЛ, ФГ, ФС – в репликации
«Экспериментальные подходы в липидомных исследованиях»
(по Wenk, 2005)
Экспериментальные
подходы
Исследуемые
классы липидов
В КЛЕТКЕ: визуализация
(imaging)
флуоресцентных липидов
Некоторые ФЛ,
стерины
БИОХИМИЧЕСКИЕ
ПОДХОДЫ:
Использование
иммобилизованных
липидов (монослои,
биосенсоры и т.д.)
Работа с липидными
эмульсиями с
последующими
оптическими,
колориметрическими,
радиометрическими и др.
подходами
Достоинства
Недостатки
Наблюдение
сегрегации
липидов в
клетке
Ограниченная
коммерческая
доступность,
флуоресценция
липидов, «помехи» изза взаимодействия с
др.группами
Многие липиды
и их смеси
Определение
взаимодействия
лигандов с
липидами
Многие липиды
и их смеси
Определение
ферм.
активности,
мест
связываения и
пр.
Технические трудности
функциональной
иммобилизации
липидов,
ограниченные
возможности
автоматизации
Трудности в
оптимизации условий
(продолжение)
Экспериментальные подходы
Исследуемые
классы липидов
Достоинства
Недостатки
ТСХ
Большинство классов
липидов с подбором
систем растворителей
Хорошо развитая,
доступная техника; не
треб. сложного
оборудования
Низкая чувствительностьи
разрешение; детекция
липидных пятен – иодом,
меткой, красителями
ВЭЖХ
Многие классы
липидов и их
производныестероиды, ЖК, ФЛ, ТГ,
ДГ
Хорошо развитая техника
в условиях нормальной и
обращенной фазы;
количеств. определение
Трудности детекции
(отсутствие поглощения в
видимом и УФ-свете для
большинства липидов)
МАЛДИ
Многие классы
липидов, в т.ч.
сложные гликолипиды
Прямая детекция по m/z;
возможна комбинация с
ТСХ
Низкая трудно
контролируемая ионизация;
неколичественная детекция
«ЭЛЕКТРО-СПРЕЙ»
В основном полярные
липиды (ФЛ)
Прямая детекция по m/z;
высокая
чувтвствительность и
разрешение; анализ
сложных смесей,
сочетание с ЖХ
Низкая ионизация;
требование отдельной
работы для количественного
анализа (напр. внутр.
стандарт)
ХРОМАТОГРАФИЯ
МАСССПЕКТРОМЕТРИЯ
СХЕМА НАПРАВЛЕНИЙ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛИПИДНОГО
КОНСОРЦИУМА LIPID MAPS ( Metabolites And Pathway Strategy) (США)
Документ
Категория
Презентации по химии
Просмотров
47
Размер файла
1 625 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа