Лаборатория «Структурные основы метаболизма липопротеинов»

Лаборатория организована 01 января 2015 года как отдельная структурная единица Центра. Дергунов А.Д. является соавтором 70 статей в международных рецензируемых журналах, индекс Хирша (WoS) равен 14. В течение 20 лет Дергунов А.Д. руководил проектами (1998 — 2018 гг.), поддержанными Российским Фондом Фундаментальных Исследований. Литвинов Д.Ю. является соавтором 20 статей в международных рецензируемых журналах, индекс Хирша (WoS) равен 5. Является специалистом в области клеточной и молекулярной биологии, владеет всеми методами, используемыми в лаборатории.

За последние пять лет проанализирован вклад отдельных механизмов эффлюкса холестерина в суммарный выход холестерина из различных клеток (Current Medicinal Chemistry (2016); Journal of Lipids (2018)) и с использованием биохемоинформатики составлен исчерпывающий список препаратов и субстанций, влияющих на отдельные реакции эффлюкса и клеточного метаболизма (Pharmaceutical Medicine (2019)). Разработан и применен новый высокоэффективный метод измерения эффлюкса с использованием флуоресцентного аналога холестерина BODIPY-ХС и культуры клеток макрофагов мыши RAW 264.7 (Lipids (2018)).

В пилотном проекте с участием 29 пациентов-мужчин без атеросклероза обнаружено снижение содержания внутриклеточного холестерина и ингибирование экспрессии генов-транспортеров ХС насцентными ЛВП в мононуклеарных клетках лиц с гиперальфалипопротеинемией. Движущей силой гиперальфалипопротеинемии может быть снижение захвата эфиров ХС в печени и увеличение эффективности гидролиза триглицеридов (Молекулярная генетика, микробиология и вирусология (2018); Lipids (2018); Journal of Medical Biochemistry (2020)).

Выявлена роль ХС-связывающих мотивов в структурах транспортеров ABCA1, ABCG1 и SR-B1 в эффлюксе ХС из клетки. Для ХС-связывающих мотивов в структуре ABCA1 и ABCG1 с различной локализацией – внутримембранной, на границе мембрана-вода и в водной фазе — предположена роль мотивов в транспорте различающихся пулов ХС (The Journal of Membrane Biology (2019)).

В процессе диссоциации апоA-I от ЛВП конформационные переходы между конформерами апобелка в водной и липидной фазах соответствуют модели, включающей обратимые этапы сворачивания-разворачивания N- и C-доменов на интерфазе ЛВП и необратимую диссоциацию апобелка (Current Protein & Peptide Science (2017)). Обнаружен определяющий вклад гетерогенности частиц ЛВП и их состава в диссоциируемость апоA-I, описываемую распределением апобелка между водной и липидной фазами (Biochimica et Biophysica Acta — Molecular and Cell Biology of Lipids (2021)).

Также обнаружена значимая негативная корреляция между стабильностью апобелка и эффективностью его участия в эффлюксе холестерина через ABCA1 (Current Protein & Peptide Science (2017)). Таким образом, помимо известной структурной роли гидрофобности С-домена, дестабилизирующие структуру апоA-I изменения могут контролировать ABCA1-опосредованный выход холестерина на свободный от липида апобелок. Помимо участия апоA-I в активном транспорте холестерина из макрофага через транспортер ABCA1, на основе молекулярного моделирования взаимодействия свободного от липида апоA-I и холестерина в водной фазе предложен новый механизм экспорта внеклеточного холестерина при его связывании со свободным от липида апобелком (Biochimica et Biophysica Acta – Proteins and Proteomics (2021)).

Litvinov D.Y., Savushkin E.V., Garaeva E.A., Dergunov A.D., Cholesterol efflux and reverse cholesterol transport: Experimental approaches. // Current Medicinal Chemistry 2016., 23(34), 3883-3908 Импакт фактор: WOS: 4.184 SJR: 0.934

DOI: 10.2174/0929867323666160809093009

Dergunov A.D., Garaeva E.A., Savushkin E.V., Litvinov D.Y., Significance of Lipid-free and Lipid-associated ApoA-I in Cellular Cholesterol Efflux // Current Protein and Peptide Science 2017. 18, 1, 92-99 Импакт фактор: WOS: 2.52 SJR: 0.75

DOI: 10.2174/1389203717666160713150223

Litvinov D.Y., Savushkin E.V., Dergunov A.D., Intracellular and Plasma Membrane Events in Cholesterol Transport and Homeostasis // Journal of Lipids 2018., 3965054, 1-23 Импакт фактор: SJR: 0.291

DOI: 10.1155/2018/3965054

Dergunov A.D., Litvinov D.Y., Bazaeva E.V., Dmitrieva V.G., Nosova E.V., Rozhkova A.V., Dergunova L.V., Relation of High-Density Lipoprotein charge heterogeneity, cholesterol efflux capacity and the expression of High-Density Lipoprotein-related genes in mononuclear cells to the HDL-cholesterol level // Lipids 2018. 53, 10, 979-991 Импакт фактор: WOS: 1.919 SJR: 0.601

DOI: 10.1002/lipd.12104

Dergunov A.D., Savushkin E.V., DergunovaL.V., Litvinov D.Y., Significance of Cholesterol-Binding Motifs in ABCA1, ABCG1, and SR-B1 Structure // Journal of Membrane Biology 2019. 252, 1, 41-60 Импакт фактор: WOS: 1.877 SJR: 0.591

DOI: 10.1007/s00232-018-0056-5

Dergunova L.V., Nosova E.V., Dmitrieva V.G., Rozhkova A.V., Bazaeva E.V., Limborska S.A., Dergunov A.D., HDL cholesterol is associated with PBMC expression of genes involved in HDL metabolism and atherogenesis // Journal of Medical Biochemistry 2019. 39, 1-12 Импакт фактор: SJR: 0.681

DOI: 10.2478/jomb-2019-0052

Dergunov A.D., Litvinov D.Y., Baserova V.B., Malkov A.A., Nosova E.V., Dergunova L.V., Malkov A.A., Denaturation of human plasma high-density lipoproteins by urea studied by apolipoprotein A-I dissociation // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Molecular and Cell Biology of Lipids 2020. 1866, 1, 1-9 Импакт фактор: WOS: 4.519 SJR: 1.769

DOI: 10.1016/j.bbalip.2020.158814

Baserova V.B., Dergunov A.D., Interaction of lipid-free apolipoprotein A-I with cholesterol revealed by molecular modeling // Biochimica et Biophysica Acta — Proteins and Proteomics 2021. 1869, 5, 1-11 Импакт фактор: WOS: 2.371 SJR: 0.878

DOI: 10.1016/j.bbapap.2021.140614

— 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.