Лаборатория «Структурные основы метаболизма липопротеинов»

Лаборатория организована 01 января 2015 года как отдельная структурная единица Центра.

 Основные направления деятельности подразделения:

  • Роль структурной организации и стабильности апобелков A-I и E плазмы крови человека и транспортеров холестерина ABCA1, ABCG1 и SRB1 в эффлюксе холестерина из макрофагов: in silico и in vitro исследование. Данный проект в области молекулярной и клеточной биологии направлен на 1) формулирование кластера 50-60 генов, различно экспрессирующихся в моноцитах периферической крови пациентов с атеросклерозом относительно контроля и участвующих в метаболизме липопротеинов в сосудистом русле; 2) выявление роли стабильности структуры апобелков A-I и Е как основных участников эффлюкса холестерина; 3) изучение особенностей топологии и структурной организации холестерин-связывающих мотивов в молекулах апоA-I и апоЕ и транспортерах ABCA1, ABCG1 и SR-B1 с точки зрения их возможной вовлеченности в эффлюкс; 4) выявление влияния миссенс-мутаций на структуру и стабильность апобелков и транспортеров и эффективность эффлюкса холестерина. Проект обозначит новые молекулярные мишени в таргетной терапии атеросклероза и болезни Альцгеймера и вводит в арсенал профилактической медицины новые предикторы атерогенеза.
  • Роль липопротеинов высокой плотности и свободного от липидов апобелка A-I плазмы крови человека в эффлюксе холестерина из макрофагов и атерогенезе. Предлагаемое исследование направлено на изучение механизма развития атеросклероза. В фокусе исследования — эффлюкс холестерина через ABCA1-зависимый путь на свободный от липида апоA-I и ремоделирование липопротеинов высокой плотности в плазме крови пациентов с нормальным и измененным содержанием ЛВП, а также ассоциация эффлюкса и гетерогенности ЛВП со стенозом коронарных/сонных артерий пациентов с учетом содержания вовлеченных в атерогенез генов. В данном проекте предлагается экспериментальная проверка нашей гипотезы, объясняющей парадоксальную положительную ассоциацию высокого уровня пребета-ЛВП с риском связанных с атеросклерозом сердечно-сосудистых заболеваний.
  • Связь структуры апоA-I с распределением апобелка между липопротеинами плазмы крови человека и эффективностью апобелок-липидных взаимодействий при нормо- и дислипидемиях. Цель проекта: выявить роль структурных состояний апоA-I — основного апобелка липопротеинов высокой плотности плазмы крови человека — в распределении апобелка между водной и липидной фазой липопротеинов плазмы крови и количественно оценить содержание апоA-I в индивидуальных липопротеинах при нормальном и патологически-измененном содержании липопротеинов. Будет проверена гипотеза, что: 1) распределение апоA-I определяется стабильностью его структуры и контролирует ряд стадий обратного транспорта холестерина из макрофага в печень, лежащего в основе атеропротективного действия ЛВП; 2) упаковка и стабильность структуры апоA-I в сходных частицах различна при нормолипидемии и дислипидемиях и контролируется физическим состоянием липидной фазы частиц ЛВП.

Достижения научного подразделения

Изучен вклад структуры апоЕ в связывание липопротеинов с ЛНП-рецептором и в обмен апоЕ между ТГ-богатыми частицами и ЛВП, образующими два метаболических пула апобелка в плазме. Изучено распределение апоЕ между липопротеинами с помощью обработки плазм флуоресцеин-меченным апоЕ и последующего разделения липопротеинов капиллярным электрофорезом. Впервые с использованием препаратов изолированного апоC-III была изучена возможная конкуренция между апоЕ и апоC-III за связывание с индивидуальным липопротеином и модуляция связывания при липолитической деградации in vivo. Были исследованы состав и структура частиц ЛОНП и ЛНП, изолированных из пациентов с широко варьирующим содержанием триглицеридов плазмы. Параллельно было изучено связывание этих частиц с ЛНП-рецептором in vitro и возможное влияние ЛВП на связывание. Основываясь на структурном и функциональном исследовании in vitro, было исследовано гиполипидемическое действие флувастатина in vivo с учетом фенотипа апоЕ и ингибирования липолитических активностей флувастатином. Такое структурно-функциональное исследование впервые позволило оценить «заместительную» роль апоЕ в образовании эфиров холестерина при гипертриглицеридемии при дефиците основного активатора ЛХАТ – апобелка A-I.

Получен препарат ЛХАТ высокой степени чистоты. Получены комплексы индивидуальных апобелков апоA-I, апоA-II и апоE с насыщенным и ненасыщенным фосфатидилхолинами и холестерином. Изучены механизм реакции ЛХАТ и устойчивость вторичной структуры апоA-I к химической денатурации в рамках модели трех состояний. Кинетический анализ активности ЛХАТ с содержащими апоA-I дискоидальными ЛВП включал связывание фермента с поверхностью частиц и реакцию образования эфира холестерина с участием фосфатидилхолина и холестерина. Реакция на границе раздела водной и липидной фаз включает образование интермедиата ацил-фермент. Холестерин в качестве нуклеофильного агента конкурирует с водой на стадии деацилирования ацил-ЛХАТ. Получено кинетическое уравнение для этих условий. Из значений кажущихся кинетических констант для образования эфиров холестерина в дискоидальных ЛВП с двумя молекулами апоA-I с фиксированным содержанием пальмитоилфосфатидилхолина (ПОФХ) и с варьирующим содержанием ХС или в частицах с варьирующим содержанием ПОФХ и с фиксированным содержанием ХС рассчитаны равновесные и кинетические константы.

Изучен механизм обмена эфиров холестерина между дискоидальными частицами ЛВП, катализируемый белком-переносчиком эфиров холестерина и предположена модель тройного комплекса ЛВП(донор)-БПЭХ-ЛВП(акцептор). Постулирован ранее не описанный механизм влияния насцентных дискоидальных частиц на обмен эфиров холестерина с участием зрелых сферических ЛВП.

Разработаны новые методы анализа выхода холестерина из культивируемых макрофагов RAW 264.7 с использованием флуоресцентных аналогов холестерина и хромато-масс-спектрометрии с использованием стабильных изотопов. Разработан новый вариант двумерного электрофореза в нативных условиях апоA-I-содержащих липопротеинов плазмы крови человека и проводится анализ связи гетерогенности ЛВП по заряду-массе и их структуры и стабильности с эффективностью эффлюкса холестерина на апоВ-дефицитные плазмы пациентов. По результатам анализа дифференциально экспрессирующихся генов в моноцитах периферической крови у пациентов с атеросклерозом и анализа метаболических путей липопротеинов высокой плотности отобран кластер из 50-60 генов, максимально ассоциированных с метаболизмом липопротеинов и атерогенезом.

  • ДЕРГУНОВ Александр Дмитриевич
    Заведующий лабораторией, доктор биологических наук
  • ЛИТВИНОВ Дмитрий Юрьевич
    Старший научный сотрудник, кандидат биологических наук
  • ВЛАСОВ Михаил Сергеевич
    Младший научный сотрудник
  • ГАРАЕВА Евдокия Александровна
    Младший научный сотрудник
  • САВУШКИН Евгений Владимирович
    Младший научный сотрудник