Анализ взаимодействия фуллерена C60 с арил-углеводородным рецептором в качестве возможной биологической мишени.

Автор: Болякина Дарья Константиновна

Соавторы: Галкина Анастасия Андреевна, Андреев Сергей Михайлович,Турецкий Евгений Александрович, Шершакова Надежда Николаевна, Хаитов Муса Рахимович

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный научный центр «Институт иммунологии» Федерального медико-биологического агентства

Россия, Москва

Ранее в наших экспериментах мы показали, что фуллерен C₆₀ обладает многочисленными биологическими эффектами, такими как противовирусный, противовоспалительный и регенеративный. Однако, биологические мишени данной молекулы пока неясны. Принимая во внимание псевдоароматическую структуру C₆₀ и сходство его эффектов с эффектами ряда молекул ароматической природы, мы предполагаем, что фуллерен способен специфически связываться с арил-углеводородным рецептором (АУР). Этот рецептор, широко представлен в различных тканях организма, преимущественно в коже и на слизистых, является лиганд-зависимым фактором транскрипции, который участвует во многих физиологических процессах, в том числе при окислительном стрессе и воспалении, вирусных инфекциях и выработке интерферона. Известно, что антагонисты АУР ингибируют репликацию вируса и способствуют увеличению экспрессии NRF2 (ядерный фактор, связанный с эритроидом 2, фактор 2), который индуцирует цитопротекторные гены, кодирующие ферменты детоксикации и антиоксидантной защиты клетки. 

Целью исследования было оценить способность водного раствора фуллерена C₆₀ (ВРФ) влиять на экспрессию AHR и NRF2 in vitro на культурах клеток меланомы кожи человека, аденокарциномы легкого человека (A-549) и гистиоцитарной лимфомы человека (U-937).

Водный раствор фуллерена C₆₀ (ВРФ) получали методом ультрафильтрации. Растворы стимулирующих агентов готовили непосредственно перед использованием: ВРФ (20 нМ и 0,2 нМ), аддукт фуллерена C₆₀ с лизином (20 нМ и 0,2 нМ), FICZ (30 нМ и 3 нМ), ресвератрол (50 нМ и 10 нМ), мелатонин (2000 нМ, 200 нМ, 2 нМ), IFNγ (2 нМ и 0,2 нМ). Сбор супернатантов и клеточных лизатов для анализа осуществляли после 24 часовой стимуляции указанными соединениями. Общую РНК клеток меланомы человека (линии mel Is и mel Cher), клеток линии U-937 и аденокарциномы легкого человека (линия A549) экстрагировали с использованием набора RNeasy Mini (Qiagen, Франция) в соответствии с инструкциями производителя. Количественный ПЦР-анализ экспрессии мРНК AHR и NRF2 в реальном времени проводили с использованием системы iQ5 (Bio-Rad, США) и набора PCR Mix kit (Синтол, Россия).

На культурах клеток меланомы кожи человека (mel Is, mel Cher) было показано, что фуллерен C₆₀ обладает способностью ингибировать экспрессию AHR в среднем примерно на 50%, что в свою очередь приводило к изменению экспрессии ассоциированных с ним генов, в том числе NRF2, NQO1, CYP1A1 и CYP1B1. Важно отметить, что снижение экспрессии данного гена наблюдалось также в присутствии FICZ, ресвератрола и мелатонина на 39, 31 и 38 %, соответственно. Обработка клеток ВРФ приводила к подавлению экспрессии мРНК AHR примерно на 20% для культуры клеток U-937, относительно группы отрицательного контроля (без стимуляции). На культуре клеток аденокарциномы человека (А549) была продемонстрирована способность фуллерена C₆₀ в исследуемых дозах 0,2 и 20 мкг/лунку снижать уровень экспрессии AHR на 15 и 34%, соответственно. Подавление экспрессии AHRнаблюдалось также под воздействием FICZ и IFN–γ максимально на 34 и 24%, соответственно. На культурах клеток mel Cher и А549 в присутствии фуллерена было показано самое значительное увеличение степени экспрессии NRF2 по сравнению с контрольными группами в 3 и 1,8 раза, соответственно. Повышенная экспрессия NRF2, зафиксированная на различных клеточных линиях, вероятно, указывает на активацию сигнального пути NRF2/HO-1, ведущего к увеличению антиоксидантного потенциала клеток. Этот эффект, на наш взгляд, связан с противовоспалительной активностью фуллерена C₆₀, которая ранее описана во многих исследованиях. Кроме того, ингибирующая роль ВРФ в отношении AHR указывает на его значительный потенциал в качестве средства для противовирусной терапии, поскольку известно, что развитие вирусной инфекции коррелирует с увеличение экспрессии AHR. 

Опираясь на полученные данные, можно сделать предположение о том, что вероятной мишенью при взаимодействии молекулы фуллерена C₆₀ с клеткой является АУР, посредством которого могут проявляться показанные нами ранее эффекты данного соединения, в том числе противовоспалительный, противовирусный и даже противоопухолевый. Обладая уникальной геометрией и являясь не токсичным соединением, фуллерен C₆₀ может стать перспективным средством для терапии воспалительных и вирусных заболеваний.

Ф.И.О. автора: Болякина Дарья Константиновна.

Название организаций: Федеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный научный центр «Институт иммунологии» Федерального медико-биологического агентства.

Ф.И.О. соавторов: Галкина Анастасия Андреевна Андреев Сергей Михайлович Турецкий Евгений Александрович Шершакова Надежда Николаевна Хаитов Муса Рахимович.

Название организаций соавторов: Федеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный научный центр «Институт иммунологии» Федерального медико-биологического агентства.

Страна: Россия.

Город: Москва.