Системное воспаление является одной из основных причин возникновения и прогрессирования связанных с возрастом заболеваний таких как (сахарный диабет, сердечно-сосудистые и нейродегенеративные заболевания и др.), влияющих на качество и продолжительность жизни человека. Гликирование белков и образование конечных продуктов гликирования (КПГГ) в тканях или их потребление с пищей в итоге приводит к активации внутриклеточных сигнальных путей, опосредованных связыванием КПГГ с рецепторами, и соответственно, к запуску системного воспаления у людей. Известно, что богатые растительной пищей диеты снижают уровень системного воспаления, однако, с одной стороны, по данным литературы показано, что этот эффект сопровождается накоплением КПГГ в плазме крови вегетарианцев, то, что объясняется их высоким содержанием в растениях, и исключает прямое ингибирование формирования КПГГ как единственный механизм антигликирующего действия продуктов растительного происхождения, а с другой стороны, известно, что вторичные метаболиты, которые присутствуют в большом количестве в некоторых видах культурных растений и часто оказывают антиоксидантное действие, могут ковалентно модифицировать белки in vivo.
Таким образом, предполагается, что растительные вторичные метаболиты такие как серосодержащие и фенольные соединения (флавоноиды и др.) образуют ковалентные аддукты с белками растительной пищи или плазмы крови, которые могут подавлять воспалительный клеточный ответ, вызванный КПГГ. Это антигликирующее действие может осуществляться либо непосредственно модифицированием внутриклеточных белков, участвующих в сигнальные пути и приводящих к активации транскрипционного фактора NF-kB, либо через других клеточных регуляторных путей в основном Nrf2. Важно отметить, что растительные метаболиты могут образовывать специфичные для растений КПГГ, структура и свойства которых до сих пор неизвестны, эти продукты могут участвовать в активации противовоспалительного/антиоксидантного клеточного ответа, и следовательно, белковые аддукты вторичных метаболитов могут влиять на модуляцию этих процессов.
Чтобы понять механизмы, лежащие в основе антигликирующего действия белковых аддуктов вторичных метаболитов, брокколи (Brassica oleracea var. Italica) и лист салата (Lactuca sativa) будут рассматриваться как источники растительных метаболитов, образующих предполагаемые противовоспалительные аддукты с белками пищей и плазмы крови. Экстракты этих растений будут получены по протоколу многоступенчатой экстракции. Основные соединения будут аннотированы, и соответствующие фракции будут выделены для дальнейшей инкубации с синтетическими декапептидами, которые будут сначала инкубироваться с референсными соединениями, представляющие вторичные растительные метаболиты, а затем с растительными экстрактами. На следующем этапе полученные аддукты будут охарактеризованы и очищены после исчерпывающего ферментативного гидролиза с помощью жидкостной хроматографии, сопряжённой с масс-спектрометрией. Затем изолированные аддукты из пептидных гидролизатов будут применяться к культурам эндотелиальных клеток EAhy926 и макрофагов THP-1 с добавлением гликированного БСА для определения их противовоспалительного действия при помощи Вестерн-блоттинга и полимеразной цепной реакции в режиме реального времени (ОТ-ПЦР). После этого структуры активных аддуктов будут изучены методом спектроскопии ЯМР. В дальнейших исследованиях, имея эти активные аддукты со своими структурами, сможем идентифицировать клеточные регуляторные пути, на которые они влияют с помощью методов протеомики и фосфопротеомики.
Доктор Людгер Вессйоханн, под руководством которого будет осуществляться данный проект, является признанным экспертом в области исследования биологического действия соединений растительного происхождения. Он возглавляет отдел биоорганической химии в Институте биохимии растений им. В. Лейбница. Проф. Вессйоханн является ближайшим партнером группы А.А. Фролова и принимает активное участие в работе Научного центра мирового уровня «Агротехнология будущего». Лаборатория проф. Вейсйоханна великолепно оснащена современным и специализированным оборудованием для работы с клеточными культурами и проведения экспериментов в области химии белка, а также необходимым для проекта программным обеспечением.
