Флуоресцентні барвники для дослідження бета-складчастих агрегатів білків
Процес неконтрольованої агрегації білків є передумовою виникнення та розвитку низки нейродегенеративних патологій, зокрема хвороб Альцгеймера, Паркінсона і Крейцфельдта-Якоба.
Нещодавно нами було показано, що ціанінові барвники є перспективним класом для розробки на їх основі високоефективних флуоресцентних зондів для визначення та дослідження агрегації протеїнів. Наприклад, з використанням моно-(Т-284) та триметинових (SH-516, 7519) ціанінів можливо кількісно визначати бета-складчасті фібрили альфа-синуклеїну починаючи з концентрації 1,5 мг/мл. Таким чином, ціанінові барвники за чутливістю детекції не поступаються комерційно доступним аналогам.
Рисунок 1. Ціанінові барвники, чутливі до амілоїдних фібрил
Для детекції олігомерних агрегатів альфа-синуклеїну, що містять в структурі як бета-складчасті, так і альфа-спіральні ділянки, ефективними зондами є ціаніни з довшими поліметиновими ланцюгами – три-(21252) та пентаметинові (SI-631) ціаніни – що містять в структурі об’ємні замісники.
Рисунок 2. Ціанінові зонди, чутливі до олігомерних агрегатів.
Будова комплексу ціаніновий барвник-амілоїдна фібрила досліджувалась методом анізотропії флуоресцентції, спектроскопії з розділенням у часі та атомно-силової мікроскопії спільно з професором В. Субраманіамом (Університет Твенте, Нідерланди).
Рисунок 3. Цирконієві фталоціаніни, що містять лізинові фрагменти як позаплощинно координовані замісники.
Модифікація перебігу реакції фібрилоутворення, зокрема її інгібування, є одним з-поміж перспективних шляхів терапії хвороб, пов'язаних з агрегацією білків. На основі флуоресцентного триметинціанінового барвника 7519 розроблено ефективний метод пошуку інгібіторів реакції фібрилоутворення. З використанням цього методу було дослідженно анти-фібрилогенну активність флавоноїдів, а також визначено високу інгібіторну активність в реакції агрегації інсуліну металовмісних комплексів – позаплощинно координованих фталоціанінів та клатрохелатів заліза.
- K.D. Volkova, V.B. Kovalska, A.O. Balanda, R.J. Vermeij, V. Subramaniam, Yu.L. Slominskii and S.M. Yarmoluk. Cyanine dye-protein interactions: looking for fluorescent probes for amyloid structures // Journal of Biochemical and Biophysical Methods. – 2007. – Vol.70, Iss. 5. – P.727-733.
- K.D. Volkova, V.B. Kovalska, A.O. Balanda, M.Yu Losytskyy, A.G. Golub, R.J. Vermeij, V. Subramaniam, O.I. Tolmachev and S.M. Yarmoluk. Specific fluorescent detection of fibrillar α-synuclein using mono- and trimethine cyanine dyes/ Bioorganic and Medicinal Chemistry. – 2008. – V. 16, Iss. 3. – P.1452-1459.
- K.D. Volkova, V.B. Kovalska, G.M. Segers-Nolten, G. Veldhuis, V. Subramaniam, S.M. Yarmoluk. Explorations of the application of cyanine dyes for quantitative α-synuclein detection // Biotechnic & Histochemistry. – 2009. – 84. – P.55‑61.
- V. B. Kovalska, M. Yu Losytskyy, O. I. Tolmachev, Yu L. Slominskii, G. M. J. Segers-Nolten, V. Subramaniam and S. M. Yarmoluk Tri- and Pentamethine Cyanine Dyes for Fluorescent Detection of α-Synuclein Oligomeric Aggregates // Journal of Fluorescence. – 2012. – DOI: 10.1007/s10895-012-1081-x
- K.D. Volkova, V.B. Kovalska, M.Yu. Losytskyy, G. Veldhuis, G. M. J. Segers-Nolten, O.I. Tolmachev, V. Subramaniam, S.M. Yarmoluk. Studies of Interaction Between Cyanine Dye T-284 and Fibrillar Alpha-Synuclein // Journal of Fluorescence. – 2010. – Volume 20, N6. – P.1267-1274.
- V. Kovalska, M. Losytskyy, V.Chernii, K.Volkova, I.Tretyakova, V.Cherepanov, S.Yarmoluk, S.Volkov Studies of anti-fibrillogenic activity of phthalocyanines of zirconium containing out-of-plane ligands// Bioorganic and Medical Chemistry. – 2012. – Vol. 20. – P. 330–334.