Mgr Bartosz Oszywa



Promotor: prof. dr hab. inż. Paweł Kafarski

Badanie aktywności krótkich peptydomimetyków wobec wybranych aminopeptydaz i katepsyny C

Słowa kluczowe: katepsyna C, aminopeptydazy, peptydomimetyki, inhibitory, kinetyka reakcji

Cele projektu

Aminopeptydazy stanowią grupę enzymów, które odpowiedzialne są za degradacje wiązania peptydowego poczynając od N-końca łańcucha polipeptydowego. Aminopeptydazy należą do klasy enzymów pełniących wiele ważnych funkcji począwszy od procesów dojrzewania oraz aktywacji białek poprzez metabolizm hormonów i przekazywanie impulsów nerwowych. Pomimo, iż aminopeptydazy odgrywają istotną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu żywych organizmów zaobserwowano, iż odpowiedzialne są one również za powstawanie różnych stanów patologicznych takich jak: nowotwory, zaćma, infekcja ludzkim wirusem niedoboru odporności (HIV), malaria czy też różnego rodzaju stany zapalne.

Proteazy cysteinowe są enzymami szeroko rozpowszechnionymi w przyrodzie. Katalizują one hydrolizę wiązania peptydowego w substratach białkowych i peptydach. Protezy cysteinowe pełnią istotną rolę w wielu procesach fizjologicznych i stanach chorobowych organizmu, z których do najważniejszych zalicza się artretyzm, osteoporozę, chorobę Alzheimera, apoptozę i inwazję nowotworów [1, 2]. Papainowe proteazy są najbardziej liczną i najlepiej poznaną rodziną, w której skład wchodzą papaina oraz proteazy roślinne takie jak chymopapaina, karikaina, bromelaina, oficyna czy aleuraina oraz lizosomalne katepsyny B, H, L, S, C i K [3, 4]. Modelowym enzymem w badaniach będzie katepsyna C (DPPI, CC, dipeptydylo-peptydaza I, E.C. 3.4.14.1.) jest szeroko rozpowszechnioną proteazą odpowiedzialna za węwnątrzkomórkową degradację białek
w lizosomach [5, 6, 7]. Inhibitory tego enzymu są potencjalnymi środkami przeciwnowotworowymi, a także mogą mieć znaczenie w terapii syndromów Haim-Munk
i Papillon-Lefevre [8].

Projekt badawczy dotyczy izolacji, oczyszczania oraz badania inhibitorowych
i substratowych właściwości mimetyków, krótkich peptydów potencjalnych efektorów aminopeptydaz i katepsyny C, a w szczególności wpływu zmodyfikowanych dehydropeptydów oraz peptydomimetyków fosfonowych zsyntezowanych przez dr Macieja Makowskiego i doktoranta Pawła Lenartowicza.

Planowane metody i narzędzia badawcze

Do izolacji enzymów będzie potrzeba zastosowania technik chromatograficznych, czyli: żelowej chromatografii kolumnowej, chromatografii powinowactwa i chromatografii jonowymiennej. W celu sprawdzenia stopnia czystości enzymu i określenia jego masy cząsteczkowej niezbędne będzie przeprowadzenie elektroforezy w żelu poliakrylamidowym
z dodatkiem SDS. Pomiary kinetyki reakcji będą wykonywane spektrofotometrycznie. Do analizy uzyskanych danych niezbędne będzie zastosowanie metod obliczeniowych i arkuszy kalkulacyjnych.

Wpływ realizacji projektu na wzrost innowacyjności gospodarki regionu poprzez zintensyfikowanie powiązań między nauką i przemysłem, w tym określenie możliwości zastosowania wyników badań w konkretnym sektorze bądź przedsiębiorstwie

Projekt jest pierwszym etapem poszukiwania innowacyjnego leku przeciwnowotworowego. Jest to działanie o wysokim poziomie innowacyjności. Jest to pierwszy etap poszukiwania leku, który w razie powodzenia może zaowocować utworzeniem spin-offu badawczego. Tym samym jest zgodny z hasłem „województwo Opolskie Regionem Partnerstwa Zamieszkałym przez Ludzi wykształconych i Otwartych na Świat” i wpisuje się dobrze
w założenia „Strategii Rozwoju Województwa Opolskiego na lata 2000-2015”,
a szczególności w priorytet „Regionu Otwartego na Świat”, oraz cel operacyjny „Dobrze Wykształcone Społeczeństwo”. Dodatkowe badania z zakresu chemii medycznej wdrożone
w naszym województwie mogą mieć również wpływ na ochronę zdrowia.

Literatura


  1. Otto, H.H., Schirmeister, T., Chem. Rev., 1997, 97, 133

  2. Miller, D.K., Annu. Rep. Med. Chem., 1996, 31, 249

  3. Brocklehurst, K., Willenbrock, F., Salih, E., Cysteine Proteinases, in: Hydrolytic Enzymes, Ed., Neuberger, A., Brocklehurst, K., Elsevier, Amsterdam, New York, Oxford, 1987, 39

  4. Berti, P.J., Stroer, A.C., J. Mol. Biol., 1995, 246, 273

  5. Bouma, J.M.W., Gruber, M., Biochim. Biophys. Acta, 1964, 89, 545

  6. Bouma, J.M.W., Gruber, M., Biochim. Biophys. Acta, 1966, 113, 350

  7. Kominami, E., Ishidoh, H., Muno, D., Sato, N., Biol. Chem. Hoppe-Seyler, 1992, 373, 367

  8. Turk D., Podobnik M., Lamba D., Dahl S. W., Lauritzen C., Pedersen J., Turk V., Turk B., EMBO Journal; 2001, 20, 6570-6582.




dol