Перспективы создания новых ингибиторов терапевтически значимых сериновых протеаз на основе кноттинов и пептидного ингибитора трипсина из семян подсолнечника (SFTI 1)
1. Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Москва, Россия 2. Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Москва, Россия; Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова, Москва, Россия
Кноттины из семян растений, в основном семейства тыквенных, и ингибитор трипсина из семян подсолнечника (SFTI 1) являются самыми низкомолекулярными каноническими пептидными ингибиторами сериновых протеаз. Высокая эффективность ингибирования ряда сериновых протеаз, жесткость структуры при возможности ограниченных вариций аминокислотной последовательности, высокая химическая стабильность, отсутствие токсических свойств, возможность получения химическим синтезом и продукции в системах гетерологической экспрессии делают указанные природные ингибиторы привлекательным шаблоном для дизайна новых соединений – регуляторов активностей терапевтически значимых сериновых протеаз, а разработку таких соединений – перспективным направлением исследований. В данном обзоре рассмотрены особенности структуры этих ингибиторов, их свойства, способы получения и дизайна новых аналогов. Приведены примеры успешного использования природных ингибиторов сериновых протеаз семейства кноттинов и SFTI 1 в качестве шаблонов для дизайна высокоспецифичных ингибиторов ряда протеаз.
Кузнецова С.С., Колесанова Е.Ф., Таланова А.В., Веселовский А.В. (2016) Перспективы создания новых ингибиторов терапевтически значимых сериновых протеаз на основе кноттинов и пептидного ингибитора трипсина из семян подсолнечника (SFTI 1). Биомедицинская химия, 62(4), 353-368.
Кузнецова С.С. и др. Перспективы создания новых ингибиторов терапевтически значимых сериновых протеаз на основе кноттинов и пептидного ингибитора трипсина из семян подсолнечника (SFTI 1) // Биомедицинская химия. - 2016. - Т. 62. -N 4. - С. 353-368.
Кузнецова С.С. и др., "Перспективы создания новых ингибиторов терапевтически значимых сериновых протеаз на основе кноттинов и пептидного ингибитора трипсина из семян подсолнечника (SFTI 1)." Биомедицинская химия 62.4 (2016): 353-368.
Кузнецова, С. С., Колесанова, Е. Ф., Таланова, А. В., Веселовский, А. В. (2016). Перспективы создания новых ингибиторов терапевтически значимых сериновых протеаз на основе кноттинов и пептидного ингибитора трипсина из семян подсолнечника (SFTI 1). Биомедицинская химия, 62(4), 353-368.
Ballanti E., Perricone C., Greco E., Ballanti M., Di Muzio G., Chimenti M.S., Perricone R. (2013) Immunol. Res., 56(2-3), 477-491. CrossRef Scholar google search
Chou F.P., Chen Y.W., Zhao X.F., Xu-Monette Z.Y., Young K.H., Gartenhaus R.B., Wang J.K., Kataoka H., Zuo A.H., Barndt R.J., Johnson M., Lin C.Y. (2013) Am. J. Pathol., 183(4), 1306-1317. CrossRef Scholar google search
Brown S.G., Stone S.F., Fatovich D.M., Burrows S.A., Holdgate A., Celenza A., Coulson A., Hartnett L., Nagree Y., Cotterell C., Isbister G.K. (2013) J. Allergy Clin. Immunol., 132(5), 1141-1149. CrossRef Scholar google search
Salam K.A., Akimitsu N. (2013) Biomed. Res. Int., 2013, Article ID 467869, 9 pages. doi:10.1155/2013/467869. CrossRef Scholar google search
Hezode C., Fontaine H., Dorival C., Zoulim F., Larrey D., Canva V., de Ledinghen V. et al. (2014) Gastroenterology, 147(1), 132-142. CrossRef Scholar google search
Korsinczky M.L., Schirra H.J. Rosengren K.J., West J., Condie B.A., Otvos L., Anderson M.A., Craik D.J. (2001) J. Mol. Biol., 311(3), 579-591. CrossRef Scholar google search
Коротких А.А., Памирский И.Э., Штарберг М.А., Бородин Е.А. (2010) Материалы Всероссийской научной школы для молодежи “Перспективы развития инноваций в биологии”/ Под ред. Воеводиной Н.В., Бузолевой Л.С., Ханчук Н.Н. Владивосток: Дальневосточный Федеральный Университет, с. 98-102. Scholar google search
www.fda.gov/Drugs/DrugSafety/PostmarketDrugSafety InformationforPatientsandProviders/ucm142740.htm. Scholar google search
Werle M., Kafedjiiski K., Kolmar H., Bernkop-Schnurch A. (2007) Int. J. Pharm., 332(1-2), 72-79. CrossRef Scholar google search
Heitz A., Avrutina O., Le-Nguyen D., Diederichsen U., Hernandez J.F., Gracy J., Kolmar H., Chiche L. (2008) BMC Struct. Biol., 8, 54. CrossRef Scholar google search
Wang C.K., Hu S.H., Martin J.L., Sjogren T., Haidu J., Bohlin L., Claeson P., Goransson U., Rosengren K.J., Tang J., Tan N.H. et al. (2009) J. Biol. Chem., 284(16), 10672-10683. CrossRef Scholar google search
Polanowski A., Wilusz T., Nienartowicz B., Cieslar E., Slonimska A., Nowak K. (1980) Acta Biochim. Polon., 27(3-4), 371-382. Scholar google search
Wilusz T., Wieczorek M., Polanowski A., Denton A., Cook J., Laskowski M. Jr. (1983) Hoppe Seylers Z Physiol Chem., 364(1), 93-95. CrossRef Scholar google search
Leluk J., Otlewski J., Wieczorek M., Polanowski A., Wilusz T. (1983) Acta Biochim. Polon., 30(2), 127-138. Scholar google search
Otlewski J., Wilusz T. (1984) Acta Biochim. Polon., 32(4), 285-293. Scholar google search
Chiche L., Heitz A., Gelly J.C., Gracy J., Chau P.T., Ha P.T., Hernandez J.F., Le-Nguyen D. (2004) Curr. Protein Pept. Sci., 5(5), 341-349. CrossRef Scholar google search
Gruber C.W., Elliott A.G., Ireland D.C., Delprete P.G., Dessein S., Goransson U., Trabi M., Wang C.K., Kinghorn A.B., Robbrecht E., Craik D.J. (2008) Plant Cell, 20(9), 2471-2483. CrossRef Scholar google search
Favel A., Mattras H., Coletti-Previero M.A., Zwilling R., Robinson E.A., Castro B. (1989) Int. J. Peptide Protein Res., 33(3), 202-208. CrossRef Scholar google search
Kowalska J., Pszczoіa K., Wilimowska-Pelc A., Lorenc-Kubis I., Zuziak E., Lugowski M., Legowska A., Kwiatkowska A., Sleszynґska M., Lesner A., Walewska A., Zabіotna E., Rolka K., Wilusz T. (2007) Phytochemistry, 68(11), 1487-1496. Scholar google search
Torres-Castillo J.A., Mondragon J.C., Blanco-Labra A. (2009) Phytochemistry, 70(11-12), 1374-1381. CrossRef Scholar google search
Banks J.A., Nishiyama T., Hasebe M., Bowman J.L., Gribskov M., de Pamphilis C., Albert V.A. et al. (2011) Science, 332(6032), 960-963. CrossRef Scholar google search
Hamato N., Koshiba T., Pham T.-N., Tatsumi Y., Nakamura D., Takano R., Hayashi K., Hong Y.-M., Hara S. (1995) J. Biochem., 117(2), 432-437. CrossRef Scholar google search
Zablotna E., Kazmierczak K., Jaskiewicz A., Stawikowski M., Kupryszewski G., Rolka K. (2002) Biochem. Biophys. Res. Commun., 292(4), 855-859. CrossRef Scholar google search
Korsinczky M.L., Schirra H.J., Rosengren K.J., West J., Condie B.A., Otvos L., Anderson M.A., Craik D.J. (2001) J. Mol. Biol. 311(3), 579-591. CrossRef Scholar google search
Long Y.Q., Lee S.L., Lin C.Y., Enyedy I.J., Wang S., Li P., Dickson R.B., Roller P.P. (2001) Biooorg. Med. Chem. Lett., 11(18), 2515-2519. CrossRef Scholar google search
Otlewski J., Krowarsch D. (1996) Acta Biochim. Polon., 43(3), 431-444. Scholar google search
Lelik J., Otlewski J., Wieczorek M., Polanowski A., Wilusz T. (1983) Acta Biochim. Polon., 30(2), 127-138. Scholar google search
Polanowski A., Cieslar E., Otlewski J., Nienartowicz B., Wilimowska-Pelc A., Wilusz T. (1987)Acta Biochim. Polon., 34(4), 395-406. Scholar google search
Hara S., Makino J., Ikenaka T.J. (1989) J. Biochem., 105(1), 88-92. Scholar google search
Matsuo M., Hamato N., Takano R., Kamei-Hayashi K., Yasuda-Kamatani Y., Nomoto K., Hara S. (1992) Biochim. Biophys. Acta, 1120(2), 187-192. CrossRef Scholar google search
Hamato N., Takano R., Kamei-Hayashi K., Hara S. (1992) Biosci. Biotechnol. Biochem., 56(2), 275-279. CrossRef Scholar google search
Favel A., Le-Nguyen D., Coletti-Previero M.A., Castro B. (1989) Biochem. Biophys. Res. Commun., 162(1), 79-82. CrossRef Scholar google search
Zablotna E., Kret A., Jaskiewicz A., Olmna A., Leplawy M.L., Rolka K. (2006) Biochem. Biophys. Res. Commun., 340(3), 823-828. CrossRef Scholar google search
Debowski D., Lukajtis R., Filipowicz M., Strzelecka P., Wysocka M., Legowska A., Lesner A., Rolka K. (2013) Biopolymers (Pept. Sci.), 100(2), 154-159. Scholar google search
Legowska A., Bulak E., Wysocka M., Jaśkiewicz A., Lesner A., Debowski D., Rolka K. (2008) Bioorg. Med. Chem., 16(10), 5644-5652. CrossRef Scholar google search
Lukajtis R., Legowska A., Wysocka M., Debowski D., Lesner A., Rolka K. (2011) J. Pept. Sci., 17(4), 281-287. CrossRef Scholar google search
Legowska A., Debowski D., Lukajtis R., Wysocka M., Czaplewski C., Lesner A., Rolka K. (2010) Bioorg. Med. Chem., 18(23), 8188-8193. CrossRef Scholar google search
Legowska A., Debowski D., Lesner A., Wysocka M., Rolka K. (2009) Bioorg. Med. Chem., 17(9), 3302-3307. CrossRef Scholar google search
Li P., Jiang S., Lee S.L., Lin C.Y., Johnson M.D., Dickson R.B., Michejda C.J., Roller P.P. (2007) J. Med. Chem., 50(24), 5976-5983. CrossRef Scholar google search
Legowska A., Bulak E., Jaskiewicz A., Maluch I., Sieracki M., Wysocka M., Lesner A., Rolka K. (2010) Prot. Pept. Lett., 17(10), 1223-1227. CrossRef Scholar google search
Empting M., Avrutina O., Meusinger R., Fabritz S., Reinwarth M., Biesalski M., Voigt S., Buntkowsky G., Kolmar H. (2011) Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 50(22), 5207-5211. CrossRef Scholar google search
Avrutina O., Schmoldt H.U., Kolmar H., Diederichsen U. (2004) Eur. J. Org. Chem., 2004(23), 4931-4935. CrossRef Scholar google search
Lloyd-Williams P., Albericio F., Giralt E. (1997) Chemical approaches to the synthesis of peptides and proteins. CRC Press LLC: New York. Scholar google search
Legowska A., Debowski D., Lukajtis R., Sztabkowska E., Mizeria A., Brzozowski K., Wysocka M., Lesner A., Rolka K. (2011) Prot. Pept. Lett., 18(11), 1158-1167. CrossRef Scholar google search
Kolesanova E.F., Sanzhakov M.A., Kharybin O.N. (2013) Int. J. Pept., 2013, Article ID 197317, 9 pages http://dx.DOI.org/10.1155/2013/197317. CrossRef Scholar google search
Lu W., Apostol I., Quasim M.A., Warne N., Wynn R., Zhang W.L., Anderson S., Chianq Y.W., Oqin E., Rothberq I., Ryan K., Laskowski M.Jr. (1997) J. Mol. Biol., 266(2), 441-461. CrossRef Scholar google search
Krowarch D., Dadlez M., Buczek O., Krokoszynska I., Smalas A.O., Otlewski J. (1999) J. Mol. Biol., 289(1), 175-186. CrossRef Scholar google search
Helland R., Berglund G.I., Otlewski J., Apostoluk W., Andersen O.A., Willassen N.P., Smalås A.O. (1999) Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr., 55(Pt 1), 139-148. CrossRef Scholar google search
Krätzner R., Debreczeni J.E., Pape T., Schneider T.R., Wentzel A., Kolmar H., Sheldrick G.M., Uson I. (2005) Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr., 61(Pt 9), 1255-1262. CrossRef Scholar google search
Aÿ J., Hilpert K., Krauss N., Schneider-Mergener J., Höhne W. (2003) Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr., 59(Pt 2), 247-254. CrossRef Scholar google search
Legowska A., Lesner A., Bulak E., Jaskiewicz A., Sieradzan A., Cydzic M., Stefanowicz A., Szewczuk Z., Rolka K. (2010) FEBS J., 277(10), 2351-2359. CrossRef Scholar google search
Guo S., Casu C., Gardenghi S., Booten S., Aghajan M., Peralta R., Watt A., Freier S., Monia B.P., Rivella S. (2013) J. Clin. Invest., 123(4), 1531-1541. CrossRef Scholar google search
Xu S., Li H., Shao X., Fan C., Ericksen B., Liu J., Chi C., Wang C. (2012) J. Med. Chem., 55(15), 6881-6887. CrossRef Scholar google search
Debowski D., Pikula M., Lubos M., Langa P., Trzonkowski P., Lesner A., Legowska A., Rolka K. (2014) PLoS One, 9(2), e89465. CrossRef Scholar google search
Gitlin A., Debowski D., Karna N., Legowska A., Stirnberg M., Rolka K. (2015) Chembiochem, 16(11), 1601-1607. CrossRef Scholar google search
Moore S.J., Hayden Gephart M.G., Bergen J.M., Su Y.S., Rayburn H., Scott M.P., Cochran J.R. (2013) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 110(36), 14598-14603. CrossRef Scholar google search
Jiang L., Kimura R.H., Ma X., Tu Y., Miao Z., Shen B., Chin F.T., Shi H., Gambhir S.S., Cheng Z. (2014) Mol Pharm., 11(11), 3885-3892. CrossRef Scholar google search
Jiang L., Tu Y., Kimura R.H., Habte F., Chen H., Cheng K., Shi H., Gambhir S.S., Cheng Z. (2015) J. Nucl. Med., 56(6), 939-944. CrossRef Scholar google search
Malik U., Silva O.N., Fensterseifer I.C., Chan L.Y., Clark R.J., Franco O.L., Daly N.L., Craik D.J. (2015) Antimicrob. Agents Chemother., 59(4), 2113-2121. CrossRef Scholar google search
