Презентация на тему "Жирные кислоты"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Полиненасыщенные жирные кислоты как сигнальные молекулы МаринаГлебовна Сергеева Институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ, Москва Семинар 15.02.2007 pptcloud.ru

• 
  Слайд 2
  

  Полиненасыщенные жирные кислоты как сигнальные молекулы 1. Липидомика и липидология 2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислоты как сигнальные липиды:синтез,окисл.метаболизм, мишени 3. Фосфолипаза А2 4. Ядерные рецепторы (PPARs) 5. Использование биоинформатики и подходов системной биологии для анализа воспалительных процессов на уровне клеток

• 
  Слайд 3
  

  Липидомика - системный анализ липидов и взаимодействующих с ними молекул (белки, нуклеиновые кислоты, глутатион и т.п.). Появление термина «липидомика»: [98] Han X, Gross RW. Global analyses of cellular lipidomes directly from crude extracts ofbiological samples by ESI mass spectrometry: a bridge to lipidomics. J Lipid Res.2003, 44(6):1071 Первая книга – 2005 г. (Feng L and Prestwich GD (eds) Functional Lipidomics (Dekker-CRC, New York, 2005) Появление термина «липидом»: [20]Kishimoto K, Urade R, Ogawa T, Moriyama T. Nondestructive quantification of neutral lipids by thin-layer chromatographyand laser-fluorescent scanning: suitable methods for "lipidome" analysis.Biochem Biophys Res Commun.2001, 281(3):657 Существует около 1000 (4000) липидов; анализируют более 20 классов (около 95% от массы липидома) 1. Липидомика и липидология

• 
  Слайд 4
  

  Классическая парадигма: Парадигма постгеномной эры: 1. Липидомика и липидология Интерес к липидомике связан с: 1. Изменение общих подходов к изучению клеток

• 
  Слайд 5
  

  Диабет, изб.вес и др. - ядерные рецепторы (PPAR) Сердечно-сосудистые заболевания – простагландины и др. эйкозаноиды Пролиферация клеток, миграция, апоптоз - полиненасыщенные жирные кислоты, простагландины и др. эйкозаноиды NSAIDs (3-фосфоинозиды; церамиды; сфингозин-1 фосфат; лизофосфолипиды) Нейродегенеративные заболевания, шизофрения, депрессия полиненасыщенные жирные кислоты Астма – лейкотриены (lukasts + рак) 1. Липидомика и липидология Интерес к липидомике связан с: 2. Накоплением данных о нарушении метаболизма липидов при заболеваниях человека

• 
  Слайд 6
  

  1. Липидомика и липидология Интерес к липидомике связан с: 3. Созданием методов, позволяющих анализировать разнообразные липиды ESI/MS; LC/MS/MS Lipid arrays (ссылка)

• 
  Слайд 7
  

  Липидология Интерфазный катализ (sPLA2) Формирование мембран Липиды мембран как предшественники сигнальных молекул Липид-белковые взаимодействия «Липидно-аналитические работы» - диагностические цели Т.е. структурная и сигнальная липидомика 1. Липидомика и липидология

• 
  Слайд 8
  

  DNA – RNA белки метаболиты ответы геномикапротеомика метаболомика липидысахаратоксины, etc Ткани и клетки Экстракты липидов Профиль липидов Ферменты, белки Управление системой липидомика 1. Липидомика и липидология Место липидомики среди других «-омик»

• 
  Слайд 9
  

  Ткани и клетки Экстракты липидов Профиль липидов Ферменты, белки построение системы 1 2 3 4 1. Выделение липидов 2. Анализ липидов (ВЭЖХ, МС) 3. Анализ участвующих белков и пути 4. Создание системы 5. Прогнозирование действия системы 6. Разработка методов предсказания, диагностики, лечения Управление системой предсказание диагностика лечение 5 6 1. Липидомика и липидология

• 
  Слайд 10
  

  n-7 n-9 пальмитоеновая 16:1w7 олеиновая 18:1w9 n-3 n-6 докозагексаеновая 22:6w3 рыба арахидоновая 20:4w6 мясо, яйца Сердечно-сосудистые заболевания, воспаление, травмы мозга психозы, шизофрения, нейродегенеративные заболевания 2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислоты как сигнальные молекулы

• 
  Слайд 11
  

  n-6 Линолевая (18:2n-6) g -Линоленовая (18:3n-6) Дигомо-g - линоленовая (18:3n-6) Арахидоновая (20:4n-6) Докозатетраеновая (22:4n-6) Докозапентаеновая (22:5n-6) n-3 a -Линоленовая (18:3n-3) Стеаридоновая (18:4n-3) Эйкозатетраеновая (20:4n-3) Эйкозапентаеновая (20:5n-3) Докозагексаеновая (22:6n-3) D 6 -десатурация элонгация D 5 -десатурация элонгация диета Тромбоциты: [АA]о = 5 мМ 1% - 50 mМ (св) Лейкоциты: 0,1-1 mМ (св) Островки Лангерганса: 15 mМ (св) [АA]внекл = 1-10mМ DHA~50% клетки мозга Синтез ненасыщенных жирных кислот

• 
  Слайд 12
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислоты как сигнальные молекулы Молекулярная эволюция элонгаз и десатураз человека

• 
  Слайд 13
  

  1) сигнал проводится через классические G-белок связывающие рецепторы плазматических мембран; 2) сигнал проводится через различные внутриклеточные мишени:а) глутатион;б) белки-участники проведения внутриклеточных сигналов (например, модуляция арахидоновой кислотой активности протеинкиназы С);в) G-белок связывающие рецепторы, локализованные на ядерных мембранах;г) факторы транскрипции, которые связываются с нуклеиновыми кислотами и регулируют экспрессию клеточных белков.

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислоты как сигнальные молекулы Сигнальные эффекты липидных медиаторов

• 
  Слайд 14
  

  Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислоты как сигнальные молекулы COOH PGH-синтаза (циклооксигеназа) PGH2 PG синтазы TxA2PGI2PGE2PGF2aPGD2 Агрегация тромбоцитов и др. эффекты NSAIDs С 1978 г. С.Д. Варфоломеев, А.Т. Мевх, Г.Ф. Судьина, П.В. Вржещ и др.

• 
  Слайд 15
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислоты как сигнальные молекулы COOH PGH-синтаза, циклооксигеназа PGH2 PG синтазы TxA2PGI2PGE2PGF2aPGD2 5-липоксигеназа 5-HPETE лейкотриены Г.Ф. Судьина и др. С.Д. Варфоломеев, А.Т. Мевх, П.В. Вржещ и др.

• 
  Слайд 16
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислоты как сигнальные молекулы 4 5o 1 2 3 Просвет сосуда Альвеолы легких 6 4MN 5o а 4 5 7 4 5o б PGI2 TxA2 5-HETE 12-HETE 4 в г AA LTB4 LTC4 PGE2 Физическое воздействие, Тромбин, TNFa, АФК, IL-1b 5 PGE2 IL-1 д PGA2 EET LxA4 HXs Место воспаления PGA2 EETs LxA4 HXs AA 12/15HETE PGE2 IL-1 IL-6 IL-8 oxLDL AA AA Участие компонентов каскада арахидоновой кислоты в регуляции воспалительного процесса в легких

• 
  Слайд 17
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислоты как сигнальные молекулы COOH PGH-синтаза, циклооксигеназа PGH2 PG синтазы TxA2PGI2PGE2PGF2aPGD2 PGA215d-PGJ2 5-липоксигеназа 5-HPETE лейкотриены Ремоделинг, Фосфолипаза А2 Прямые эффекты

• 
  Слайд 18
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислоты как сигнальные молекулы COOH PGH-синтаза, циклооксигеназа PGH2 PG синтазы TxA2PGI2PGE2PGF2aPGD2 PGA215d-PGJ2 5-липоксигеназа 5-HPETE лейкотриены EETs, HETEs cytP450 12/15 LO HXs,LXs, HETEs Ремоделинг, Фосфолипаза А2 Прямые эффекты н/о мет. Этаноламиды и др.

• 
  Слайд 19
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислотыкак сигнальные молекулы Эндогенная АК (из внутриклеточных пулов) -субстратPGH-синтазы; Экзогенная АК -регулятор синтеза простаноидов. 5 mM A23187; 10 mM АК Gonchar M. et al. (1999) Eur. J. Biochem. 265(2):779 Источники арахидоновой кислоты (АК) при синтезе простаноидов макрофагами

• 
  Слайд 20
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислотыкак сигнальные молекулы Новое равновесие в клетках при микромолярных концентрациях арахидоновой кислоты во внеклеточной жидкости Strokin et.al. (2001) Biochemistry (Mosc) 66(3):312

• 
  Слайд 21
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислотыкак сигнальные молекулы Экзогенная арахидоновая кислота как регулятор клеточных функций как меняется чувствительность клеток к провоспалительным веществам в присутствии экзогенной арахидоновой кислоты (1-10 mМ)? как арахидоновая кислота влияет на метаболизм внутриклеточной арахидоновой кислоты и синтез простагландинов? как взаимосвязаны арахидоновая, докозагексаеновая и другие полиеновые жирные кислоты в регуляции функций клеток? как арахидоновая кислота влияет на [Ca2+]i в клетках?

• 
  Слайд 22
  

  АСТРОЦИТЫ – удобная модель: 2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислотыкак сигнальные молекулы имеют рецепторы к нейротрансмиттерам (гистамин, аденозин, АТФ, ацетилхолин и др); синтезируют при активации TNF-a, интерлейкины, АТФ и др.; синтезируют 20:4n-6 и 22:6n-3 кислоты, простагландины; физиологические концентрации агонистов вызывают осцилляции [Ca2+]i; блокада осцилляций разобщает связь между клетками Астроциты как активные партнеры во взаимосвязи с нейронами и эндотелиальными клетками сосудов 2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислотыкак сигнальные молекулы

• 
  Слайд 23
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислотыкак сигнальные молекулы ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: Сравнить специфичность действия внеклеточных кислот (20:4n-6, 20:5n-3, 22:6n-3) на [Ca2+]iв астроцитах Пути появления Ca2+ в цитоплазме клеток при активации рецепторов Регуляция концентрации внутриклеточного кальция в астроцитах

• 
  Слайд 24
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислотыкак сигнальные молекулы Ratio F340nm/F380nm Time (s) Экзогенная арахидоновая кислота: блокирует осцилляции [Ca2+]i ; AA=DHA=EPA астроциты Sergeeva M. et al (2003) Cell Calcium. 33(4)283

• 
  Слайд 25
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислотыкак сигнальные молекулы 2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислотыкак сигнальные молекулы  Первичный ответ на действие агониста(амплитудаответа)снижается + Ca2+25% AA = DHA, 0%EPA - Ca2+25% AA = DHA, 0%EPA Содержание Ca2+ в депо(амплитуда) снижается 55% AA, 40% DHA, 0% EPA Депо-зависимый вход Ca2+ (амплитуда)снижается Агонист: 65% AA, 45% DHA, 0% EPA  SERCA ингибиторы: 50% AA, 50% DHA, 30% EPA Sergeeva M, et al. (2002) J Neurochem. 82(5):1252 Влияние ПЖК на вход кальция

• 
  Слайд 26
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислотыкак сигнальные молекулы + Ca2+ [Ca2+]i=150 nМ AA=DHA [Ca2+]i= 60 nM EPA - Ca2+не влияют УСТАНОВЛЕНИЕ НОВОГО УРОВНЯ[Ca2+]iснижает чувствительность клеток к дальнейшему стимулированию AA=DHA>EPA

• 
  Слайд 27
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислотыкак сигнальные молекулы Ответ на стимул – подъем Ca2+ (500-1000 nM) Ca2+-зависимые процессы Высвобождение ПНЖК Базальный уровень Ca2+ (60-80 nM) Умеренный подъем Ca2+(150-200 nM) Стимул ПЖК ПРИНИМАЮТ УЧАСТИЕ В УСТАНОВЛЕНИИ НОВОГО УРОВНЯ ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО КАЛЬЦИЯ В АСТРОЦИТАХ – НЕЙРОПРОТЕКТОРНАЯ ФУНКЦИЯ Как меняется система регуляции внутриклеточного кальция при воспалениях?

• 
  Слайд 28
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислотыкак сигнальные молекулы Экзогенные 20:4n-6 (АА) и 22:6n-3 (DHA) кислоты высвобождаютэндогеннуюАА - положительная регуляция; ЭндогеннаяАА ингибирует агонист-стимулированный подъем [Ca2+]iна стадияхвхода кальция и его высвобождения из депо- отрицательная регуляция. Регуляция ПЖК внутриклеточного кальция в астроцитах

• 
  Слайд 29
  

  2. Арахидоновая кислота и другие полиеновые жирные кислотыкак сигнальные молекулы Экзогенная арахидоновая кислота (АК) как регулятор клеточных функций меняется чувствительность клеток к провоспалительным веществам в присутствии экзогенных кислот ДГК (22:6n-3), АК (1-10 mМ) -снижается; арахидоновая кислота влияет на [Ca2+]i в астроцитах – нейропротекторная функция АК и ДГК; экзогенная АК влияет на метаболизм внутриклеточной АК и синтез простагландинов – активирует через высвобождение эндогенной АК, ДГК стимулирует высвобождение АК

• 
  Слайд 30
  

  3. Фосфолипаза А2

• 
  Слайд 31
  

  3. Фосфолипаза А2

• 
  Слайд 32
  

  3. Фосфолипаза А2 Высвобождение арахидоновой и докозагексаеновой кислот регулируются cPLA2 и iPLA2 Strokin M, Sergeeva M, Reiser G. (2003) Br J Pharmacol. 139(5):1014 Какая фосфолипаза отвечает за высвобождение эндогенных ПЖК

• 
  Слайд 33
  

  3. Фосфолипаза А2 Экзогенная и эндогенная докозагексаеновая кислота ингибирует синтез простаноидов

• 
  Слайд 34
  

  3. Фосфолипаза А2 cPLA2 AA DHA iPLA2 (VIB) COX-1/2 PG Transmitters Inflammatory mediators 1) 2) Новая функция iPLA2 (VIB) – регуляция синтеза простаноидов Как независимо регулировать активацию cPLA2и iPLA2? Какие изменения в активности ферментов происходят при патофизиологических процессах в мозге?

• 
  Слайд 35
  

  4. Ядерные рецепторы (PPARs)

• 
  Слайд 36
  

  4. Ядерные рецепторы (PPARs) PPARs – лиганд-чувствительные факторы транскрипции суперсемейства ядерных рецепторов. Известно: α, β/δ, and γ PPARs может образовывать гетеродимеры с рецепторами ретиноидной кислоты (RXRs), связываться с «PP-response elements»(PPRE) и регулировать транскрипцию различных генов (преимущественно активация) PPARγчеловека экспрессируется в адипоцитах, а также селезенка, мозг, печень, скелетные мышцы и др. Природные и синтетические агонисты PPARγ регулируют дифференцировку адипоцитов, гомеостаз глюкозы, воспалительные ответы Свойства PPAR

• 
  Слайд 37
  

  Структуры лигандов PPAR 4. Ядерные рецепторы (PPARs)

• 
  Слайд 38
  

  4. Ядерные рецепторы (PPARs)

• 
  Слайд 39
  

  4. Ядерные рецепторы (PPARs) Nuclear Hormone Receptor Superfamily Steroid family Non-steroid family ER a, b GR TR a, b RAR a, b, g PPAR a, g, d VDR RXR a, b, g PR AR Type I family Type II family CAR, SXR/PXR MR LXR a, b, FXR A/B C D E/F DBD Helix 12 AF1 LBD - AF2

• 
  Слайд 40
  

  Структуры лигандов ядерных рецепторов 4. Ядерные рецепторы (PPARs)

• 
  Слайд 41
  

  5. Использование биоинформатики и подходов системной биологии для анализа воспалительных процессов на уровне клеток Специализация: Молекулярная и клеточная биология липидов, биоинформатика, липидомика. Задачи: Анализ воспалительного процесса на уровне клетки экспериментальными методами: 1) исследование изменений спектра липидных сигнальных молекул в процессе эволюции у разных организмов; 2) анализ механизмов регуляции на уровне транскрипции и посттрансляционном уровне циклооксигеназ и фосфолипаз класса А2; 3) исследование PPAR, ядерного рецептора, который является ключевым липидным сенсором у млекопитающих Группа системной биологии липидов

• 
  Слайд 42
  

  5. Использование биоинформатики и подходов системной биологии для анализа воспалительных процессов на уровне клеток Задачи (продолжение): Компьютерный анализ систем регуляторных липидов: 1) анализ экспериментальных данных микроэррей, получаемых из разных баз данных; 2) поиск функциональных кластеров генов с использованием подходов липидомики и транскриптомики; 3) предсказание новых мишеней для сигнальных липидов и структуры новых липидподобных синтетических соединений для этих мишеней; 4) развитие подходов "-омик" для изучения системных заболеваний с нарушениями в системах сигнальных липидов; 5) развитие новых подходов для выделения модулей в сигнальных липидных каскадах с использованием методов биоинформатики. Группа системной биологии липидов

• 
  Слайд 43
  

  Использование методов биоинформатики Разделение метаболического пути на функциональные модули экспериментальная проверка Этап 1 Этап 3 Этап 4 Этап 2 Общая схема подхода Литература второго типа Литература третьего типа Литература четвертого типа Построение метаболического пути Литература первого типа

• 
  Слайд 44
  

  Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Ю.Каратассо С.Д.Варфоломеев М.Г. Сергеева А.Т. Мевх С.А. Грабеклис Университет Отто-фон-Герике Магдебург, Германия Георг Райзер Михаил Строкин Институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского - Факультет биоинженерии и биоинформатики МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва С.Е. Алёшин Н.В. Толмачёва А.Е. Ивлиев Группа системной биологии липидов www.lipidomics.ru Центр по химии лекарственных средств – ВНИХФИВ.В. Чистяков