Проекты

Новые синтетические производные кофермента SAM для изучения структуры метилтрансфераз

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Поиск»

Направление работы: Биохимия
Авторы работы: ГБОУ Школа имени Маршала В.И. Чуйкова
Предметы: Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2021 года

Актуальность

Метилтрансферазы (МТазы) представляют собой обширную группу ферментов, катализирующих присоединение метильной группы к различным субстратам внутри клетки. Источником метильной группы для реакции метилирования становится S-аденозилметионин (SAM) – молекула, содержащая в своей структуре трёхвалентную серу. Среди прочего субстратами МТаз являются нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), поэтому нарушения в их работе зачастую приводят к развитию тяжёлых патологий. Изучение структуры ферментов, в том числе методами ЯМР, может помочь в исследовании заболеваний, связанных с нарушениями в их работе.

Одним из современных подходов к изучению биомакромолекул методами спектроскопии ЯМР является использование парамагнитных спиновых меток – органических молекул, содержащих неспаренные электроны и способных связываться с другими молекулами. Введение спиновых меток в белок позволяет получить ценную структурную информацию о нём с помощью регистрации и анализа 2D ЯМР-спектров молекулы белка до и после введения метки.

Цель

Разработка и синтез аналогов ко-фактора SAM, содержащих спиновые метки.

Задачи

  1. Предложить структуры аналогов SAM, позволяющие вводить спиновую метку в активный центр метилтрансфераз.
  2. Разработать схему синтеза предложенных аналогов SAM.
  3. Определить способность метилтрансфераз связывать полученные аналоги SAM на примере метилтрансферазы WBSCR27.
  4. Проверить возможность использования полученных аналогов SAM в качестве спиновых меток для метилтрансфераз на примере белка WBSCR27.

Описание

В работе получены и охарактеризованы методами спектроскопии ЯМР новые соединения – аналоги SAM. Они состоят из двух функционально различных фрагментов. Первый фрагмент – это SAH, являющийся структурной основой природного кофактора и обеспечивающий высокое сродство синтезируемого соединения к метилтрансферазе (МТазе). Вторая функциональная часть молекулы – фрагмент, способный хелатировать ион лантанида и прочно удерживать его в молекуле.

Основные этапы работы:

  • синтез SAM-подобного соединения-хелатора;
  • образование комплексов полученного соединения с лантанидами;
  • сбор и обработка данных, полученных из ЯМР-экспериментов с белком.

Результаты работы/выводы

Промежуточным результатом исследования является успешный синтез серии SAM-подобных веществ, содержащих лантанидную метку.

Исследование полученных соединений позволило получить разнообразные данные, важные для дальнейшего изучения взаимодействия схожих молекул с метилтрансферазами, так полученные вещества могут быть полезны при изучении обширной группы метилтрансфераз, которые являются важной частью многих биохимических процессов.

Сотрудничество с вузом/учреждением

МГУ им. М. В. Ломоносова, факультет фундаментальной медицины, лаборатория магнитной томографии и спектроскопии