Ученые кафедры биохимии, биотехнологии и фармакологии Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета провели исследование взаимосвязи генома и липидома. В научной работе состоялась коллаборация с зарубежными представителями: коллегами, выпускниками кафедры, ведущими научную деятельность в других странах.

В данном исследовании приняли участие доцент кафедры биохимии, биотехнологии и фармакологии ИФМиБ Миляуша Ибрагимова и выпускники кафедры – Рустам Аюпов (США) и Григорий Андрианов (онкологический центр Fox Chase Cancer Center, Филадельфия, США), а также профессор общеуниверситетской кафедры физического воспитания и спорта КФУ Ренад Жданов и профессор Всероссийского научно-исследовательского института животноводства им. академика Л.К. Эрнста Сергей Зайцев.

Целью научной работы стало исследование структуры и свойств комплексов между липидами и ДНК.

Отметим, в Казанском университете работа по исследованию взаимодействия нуклеиновых кислот и липидов продолжается с 2000 года, работы по молекулярной динамике и докингу этих молекул – с 2014 года.

В данной научной работе впервые показано взаимодействие между молекулами ДНК и фосфатидилглицерином, как лигандом, по малой бороздке ДНК в водных растворах. Эти компоненты образуют стабильный комплекс с энергией связывания 5,8 ккал/моль. В данной конфигурации отмечено 354 групп атомов, расстояние между которыми меньше 3,4 Ǻ. Основную роль в стабилизации комплекса ДНК-фосфолипид, наряду с водородными связями, играют ван-дер-ваальсовы и гидрофобные взаимодействия.

Также впервые определены структурные параметры комплекса фосфатидилглицерина с ДНК, объяснены отличия по сравнению с взаимодействием ДНК со свободной жирной кислотой. Показаны особенности расположения молекулы фосфатидилглицерина в двойной спирали ДНК исходя из структурных особенностей этой молекулы.

«Для фундаментальной науки результаты нашего исследования – это новые данные, впервые опубликованные, поскольку очень мало работ о взаимодействии ДНК с липидами и прямом контакте между ними. К тому же результаты важны и для практического внедрения – для создания новых лекарственных форм и в генной терапии – создание липидных капсул (липосомы, липоплексы) для адресной доставки лекарственных средств, в том числе нуклеотидной природы. Поскольку при адресной доставке важно, чтобы липосома доставила содержащийся внутри материал до нужного участка организма», – отметила ученый КФУ.

По словам М. Ибрагимовой, важно подобрать для создания липосомы определенные липиды, поскольку при перемещении они могут обмениваться жирными кислотами с мембранами органоидов клетки.

«Результаты работы по исследованию взаимоотношения генома и липидома представляют интерес как для фундаментальной науки, так и практического внедрения. Известно, что нарушения в процессах метаболизма липидов могут лежать в основе таких "болезней века", как онкологические, сердечно-сосудистые заболевания, атеросклероз, болезнь Альцгеймера и другие нейродегенеративные заболевания. Научное исследование в дальнейшем поможет при терапии этих патологий. В будущем будем исследовать взаимодействие ДНК с другими липидами», – отметила М. Ибрагимова.