Научная статья на тему 'Витаминные и антиоксидантные свойства токоферолов: характеристика молекулярных механизмов действия'

Витаминные и антиоксидантные свойства токоферолов: характеристика молекулярных механизмов действия Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
757
706
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вопросы питания
Scopus
ВАК
PubMed
Ключевые слова
ТОКОФЕРОЛЫ / TOCOPHEROLS / МЕТАБОЛИЗМ ТОКОФЕРОЛОВ / METABOLISM OF TOCOPHEROLS / КАРБОКСИЭТИЛГИДРОКСИХРОМАНОЛ / КАРБОКСИХРОМАНОЛ / АНТИОКСИДАНТНАЯ И ВИТАМИННАЯ АКТИВНОСТЬ / ANTIOXIDANT AND VITAMIN ACTIVITY / МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ДОКИНГ / MOLECULAR DOCKING / CARBOXYETHYL HYDROXYCHROMANOL / CARBOXYCHROMANOL

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Саркисян В.А., Коденцова В.М., Бессонов В.В., Кочеткова А.А.

Методом молекулярного докинга проведено исследование структурных характеристик, обусловливающих конкурентный транспорт в кровь, а также последующее связывание с ферментами токоферолов и их метаболитов для проявления специфической биологической активности. В качестве белков-мишеней использованы а-токоферол-транспортный белок (a-TTP), токоферол-ассоциированный белок 1 (TAP1), циклооксигеназа-2 (COX-2), протеинфосфатаза 2А (PP2A) и 3-гидрокси-3-метилглутарил-кофермент А (HMG-CoA) редуктаза. В качестве лигандов были использованы RRR-токоферол (a-, ß-, уи δ-формы), RRR-ІЗ’-карбоксихроманол (a-, ß-, уи δ-формы) и карбоксиэтилгидрокси-хроманол (a-, ß-, уи δ-формы). Проведенные исследования подтвердили, что среди всех гомологов наибольшее сродство к транспортным белкам a-TTP и TAP1 имеет а-токоферол (AG=-11,40 и AG=-10,28 ккал/моль соответственно). Было показано, что во всех случаях карбоксиэтилгидроксихроманол-метаболиты обладают наибольшей свободной энергией связывания (AG>-8 ккал/моль), в связи с чем сделан вывод о том, что они не являются эффективными лигандами для изучаемых белков. Напротив, метаболиты 13’-карбоксихроманола при связывании как с a-TTP, так и с TAP1 преимущественно образовывали более устойчивые комплексы по сравнению со своими предшественниками. Впервые было показано, что комплекс у-13’-карбоксихроманола с TAP1 имеет меньшую свободную энергию связывания (AG=-10,64 ккал/моль) по сравнению с комплексом a-токоферола (AG=-10,28 ккал/моль). Также показано, что 13’-карбоксихроманол-метаболиты более эффективно связывались с ферментами COX-2 (AG=-9,56 ккал/моль для комплекса с a-ІЗ’-карбоксихроманолом) и HMG-CoA редуктазой (AG=-9,46 ккал/моль для комплекса с δ-ІЗ’-карбоксихроманолом). По отношению к белку PP2A 13’-карбоксихроманол-метаболиты обладали схожим сродством, что и их предшественники. Результаты работы свидетельствуют о возможности 13’-карбоксихроманолов конкурентно связываться с транспортерами а-токоферола и выступать в качестве эффективных лигандов COX-2 и HMG-CoA, что может быть использовано с целью коррекции пищевого статуса при состояниях, сопровождающихся дефицитом токоферолов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Саркисян В.А., Коденцова В.М., Бессонов В.В., Кочеткова А.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Vitamin and antioxidant properties of tocopherols: characteristic of the molecular mechanisms of action

The molecular docking method was used to study the structural characteristics determining the competitive transport in the blood, and also the subsequent binding with enzymes of tocopherols and their metabolites to yield a specific biological activity. The target proteins were a-tocopherol-transport protein (а-TTP), tocopherol-associated protein 1 (TAP1), cyclooxygenase-2 (COX-2), protein phosphatase 2A (PP2A) and 3-hydroxy-3-methylglutaryl-Coenzyme A (HMG-CoA) reductase. RRR-tocopherol (a-, ß-, y-and δ-forms), RRR-13’-carboxychromanol (a-, ß-, уand 5-forms) and carboxyethyl hydroxychromanol (a-, ß-, уand δ-forms) were used as ligands in this research. The conducted studies confirmed that among all homologues the a-tocopherol had the greatest affinity for the transport proteins a-TTP and TAP1 (AG=-11.40 and AG=-10.28 kcal/mol, respectively). It was shown that in all cases carboxyethyl hydroxychromanol metabolites had the greatest free binding energy (AG>-8 kcal/mol), that was why it has been concluded that they were not effective ligands for the proteins under study. In contrast, the metabolites of 13’-carboxychromanol, when bound to both a-TTP and TAP1 proteins, preferentially formed more stable complexes than their precursors. It was shown for the first time that y-13’-carboxychromanol with TAP1 has less free binding energy (AG=-10.64 kcal/mol) in comparison to the a-tocopherol complex (AG=-10.28 kcal/mol). It has also been shown that 13’-carboxychromanole metabolites were more efficiently bound to COX-2 enzymes (AG=-9.56 kcal/mol for a-13’-carboxychromanol complex) and HMG-CoA reductase (AG=-9.46 kcal/mol for the complex with 5-13’-carboxychromanol). In relation to the PP2A protein, 13’carboxychromanol metabolites had similar affinities as their precursors. The results of the work indicate the possibility of 13’-carboxychromanols to competitively bind to a-tocopherol transporters and act as effective ligands of COX-2 and HMG-CoA, that can be used to correct nutritional status in conditions accompanied by deficiency of tocopherols.

Текст научной работы на тему «Витаминные и антиоксидантные свойства токоферолов: характеристика молекулярных механизмов действия»

Для корреспонденции

Саркисян Варужан Амбарцумович - кандидат биологических

наук, старший научный сотрудник лаборатории пищевых

биотехнологий и специализированных продуктов

ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»

Адрес: 109240, г. Москва, Устьинский проезд, д. 2/14

Телефон: (495) 698-53-89

E-mail: sarkisyan@ion.ru

Саркисян В.А., Коденцова В.М., Бессонов В.В., Кочеткова А.А.

Витаминные и антиоксидантные свойства токоферолов: характеристика молекулярных механизмов действия

Vitamin and antioxidant properties of tocopherols: characteristic of the molecular mechanisms of action

Sarkisyan V.A., Kodentsova V.M., Bessonov V.V., Kochetkova A.A.

ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва

Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety,

Moscow

Методом молекулярного докинга проведено исследование структурных характеристик, обусловливающих конкурентный транспорт в кровь, а также последующее связывание с ферментами токоферолов и их метаболитов для проявления специфической биологической активности. В качестве белков-мишеней использованы а-токоферол-транспортный белок (a-TTP), токоферол-ассоци-ированный белок 1 (TAP1), циклооксигеназа-2 (COX-2), протеинфосфатаза 2А (PP2A) и 3-гидрокси-3-метилглутарил-кофермент А (HMG-CoA) редуктаза. В качестве лигандов были использованы RRR-токоферол (а-, fi-, у- и ô-формы), ККК-13'-карбоксихроманол (а-, fi-, у- и ô-формы) и карбоксиэтилгидрокси-хроманол (a-, fi-, у- и ô-формы). Проведенные исследования подтвердили, что среди всех гомологов наибольшее сродство к транспортным белкам a-TTP и TAP1 имеет а-токоферол (AG=-11,40 и AG=-10,28 ккал/моль соответственно). Было показано, что во всех случаях карбоксиэтилгидроксихроманол-метабо-литы обладают наибольшей свободной энергией связывания (AG>-8 ккал/моль), в связи с чем сделан вывод о том, что они не являются эффективными лиган-дами для изучаемых белков. Напротив, метаболиты 13'-карбоксихроманола при связывании как с a-TTP, так и с TAP1 преимущественно образовывали более устойчивые комплексы по сравнению со своими предшественниками. Впервые было показано, что комплекс у-13'-карбоксихроманола с TAP1 имеет меньшую свободную энергию связывания (AG=-10,64 ккал/моль) по сравнению с комплексом а-токоферола (AG=-10,28 ккал/моль). Также показано, что 13'-карбок-сихроманол-метаболиты более эффективно связывались с ферментами COX-2 (AG=-9,56 ккал/моль для комплекса с а-13'-карбоксихроманолом) и HMG-CoA редуктазой (AG=-9,46 ккал/моль для комплекса с 0-13'-карбоксихроманолом). По отношению к белку PP2A 13'-карбоксихроманол-метаболиты обладали схожим сродством, что и их предшественники. Результаты работы свидетельствуют о возможности 13'-карбоксихроманолов конкурентно связываться

Для цитирования: Саркисян В.А., Коденцова В.М., Бессонов ВВ., Кочеткова А.А. Витаминные и антиоксидантные свойства токоферолов: характеристика молекулярных механизмов действия // Вопр. питания. 2018. Т. 87, № 3. С. 5-11. doi: 10.24411/0042-8833-2018-10025 Статья поступила в редакцию 29.11.2017. Принята в печать 11.05.2018.

For citation: Sarkisyan V.A., Kodentsova V.M., Bessonov V.V., Kochetkova A.A. Vitamin and antioxidant properties of tocopherols: characteristic of the molecular mechanisms of action. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2018; 87 (3): 5-11. doi: 10.24411/0042-8833-2018-10025 (in Russian) Received 29.11.2017. Accepted for publication 11.05.2018.

с транспортерами а-токоферола и выступать в качестве эффективныхлиган-дов СОХ-2 и ИЫС-СоА, что может быть использовано с целью коррекции пищевого статуса при состояниях, сопровождающихся дефицитом токоферолов. Ключевые слова: токоферолы, метаболизм токоферолов, карбоксиэтил-гидроксихроманол, карбоксихроманол, антиоксидантная и витаминная активность, молекулярный докинг

The molecular docking method was used to study the structural characteristics determining the competitive transport in the blood, and also the subsequent binding with enzymes of tocopherols and their metabolites to yield a specific biological activity. The target proteins were a-tocopherol-transport protein (a-TTP), tocopherol-associated protein 1 (TAP1), cyclooxygenase-2 (COX-2), protein phosphatase 2A (PP2A) and 3-hydroxy-3-methylglutaryl-Coenzyme A (HMG-CoA) reductase. RRR-tocopherol (a-, fi-, y-and 5-forms), RRR-13'-carboxychromanol (a-, fi-, y- and 5-forms) and carboxyethyl hydroxychromanol (a-, fi-, y- and 5-forms) were used as ligands in this research. The conducted studies confirmed that among all homologues the a-tocopherol had the greatest affinity for the transport proteins a-TTP and TAP1 (AG=-11.40 and AG=-10.28 kcal/mol, respectively). It was shown that in all cases carboxyethyl hydroxychromanol metabolites had the greatest free binding energy (AG>-8 kcal/mol), that was why it has been concluded that they were not effective ligands for the proteins under study. In contrast, the metabolites of 13'-carboxychromanol, when bound to both a-TTP and TAP1 proteins, preferentially formed more stable complexes than their precursors. It was shown for the first time that y-13'-carboxychromanol with TAP1 has less free binding energy (AG=-10.64 kcal/mol) in comparison to the a-tocopherol complex (AG=-10.28 kcal/mol). It has also been shown that 13'-carboxychromanole metabolites were more efficiently bound to COX-2 enzymes (AG=-9.56 kcal/mol for a-13'-carboxychromanol complex) and HMG-CoA reductase (AG=-9.46 kcal/mol for the complex with 5-13'-carboxychromanol). In relation to the PP2A protein, 13'- carboxychromanol metabolites had similar affinities as their precursors. The results of the work indicate the possibility of 13'-carboxychromanols to competitively bind to a-tocopherol transporters and act as effective ligands of COX-2 and HMG-CoA, that can be used to correct nutritional status in conditions accompanied by deficiency of tocopherols.

Keywords: tocopherols, metabolism of tocopherols, carboxyethyl hydroxychromanol, carboxychromanol, antioxidant and vitamin activity, molecular docking

1\и антиоксидантной активности токоферолов является описание на молекулярном уровне механизмов их физиологического и биохимического действия. Токоферолы могут оказывать положительное биологическое действие путем регулирования экспрессии генов, транс-дукции сигнала, модуляции клеточных функций путем белок-мембранных взаимодействий [1, 2].

К

лючевым вопросом для понимания витаминном

[5, 6]. Известно, что изоформы токоферолов, а также их метаболиты различным образом взаимодействуют с ферментами, наиболее значимые из которых цикло-оксигеназа-2 (СОХ-2), протеинфосфатаза 2А (РР2А) и 3-гидрокси-3-метилглутарил-кофермент А (ИМв-СоА) редуктаза.

Токоферолы существуют в виде 4 гомологов (а, р, 8 и у), отличающихся по структуре и выполняемым функциям. Например, а-токоферол обладает самой высокой биологической активностью, тогда как у-токофе-рол проявляет только 10-30% витаминной активности. Биодоступность разных форм токоферолов определяется их способностью связываться со специфическими белками-транспортерами [3]. В частности, была показана линейная зависимость между сродством различных форм токоферолов к а-токоферол-транспортному белку (а-TTP) и известной биологической активностью токоферолов, полученной на моделях животных. Токо-ферол-ассоциированный белок 1 (TAP1) связывается с некоторыми гидрофобными молекулами, способствуя их переносу между различными компартментами клетки

Актуальной проблемой в настоящее время является отсутствие исследований, которые позволили бы в рамках одной системы оценить механизм биологического действия всех изомеров токоферолов, а также их метаболитов на ключевые белки, обусловливающие их биологическую, в том числе антиоксидантную, активность. Одним из методов, позволяющих охарактеризовать подобные механизмы, является молекулярный докинг, применению которого для решения обозначенной проблемы посвящена данная работа.

Материал и методы

Структурные модели. Модели белков-мишеней, полученные методом рентгеноструктурного анализа, были загружены из базы данных https://www.rcsb.org

Токоферол (Тос)

R

HO

CH„

13'-Карбоксихроманол (13'-COOH)

HO

COOH

Карбоксиэтилгидроксихроманол (СЕНС)

R,

HO

CH

Форма токоферола

CH

л а к R,! CH3 !

ди а Û_ r2 CH3 !

Р

CH

3

7 H

H CH3 H

COOH

Рис. 1. Структурные формулы токоферола и изучаемых метаболитов

c соответствующими идентификационными номерами белков (PDB ID): 5MUE (a-TTP), 1OLM (TAP1), 3K7V (PP2A), 2R4F (HMG-CoA редуктаза), 5F1A (COX-2). Были использованы структурные файлы лигандов из базы https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ со следующими идентификационными номерами (CID): 14985 (a-токоферол), 6857447 (ß-токоферол), 92094 (5-токоферол), 92729 (у-то-коферол), 9943542 (a-CEHC), 35027084 (5-CEHC), 133098 (y-CEHC). Структуры недостающих ß-CEHC и a-, ß-, 5-и у-13'-карбоксихроманолом (13'-COOH) были составлены вручную на основе соответствующих предшественников с известной структурой (рис. 1).

Молекулярный докинг. Процедура молекулярного докинга была проведена с использованием сервиса http://www.swissdock.ch, работающего на базе метода EADock DSS и включающего следующие стадии анализа: установление предполагаемых полостей связывания до начала докинга, генерирование допустимых вариантов расположения лигандов в полостях связывания, применение оценочной функции и объединение полученных данных в единую оценочную систему для разделения полученных комплексов на кластеры по значению свободной энергии комплексов (AG) [7, 8].

Докинг был проведен в медленном режиме для получения наиболее точных результатов. В качестве результирующего значения AG было использовано наименьшее значение наиболее эффективного кластера. В качестве области поиска полостей в структуре белка была использована вся поверхность белковых молекул с целью выявления наиболее энергетически выгодных комплексов исследуемых лигандов, в том числе вне активных центров исследуемых белков.

С целью обеспечения воспроизводимости результатов проведенных исследований все первичные данные, полученные в ходе эксперимента по докингу, размещены в открытом доступе по постоянной ссылке: http://dx.doi. org/10.17632/8474w5676s.1.

Анализ результатов. Визуализация и анализ данных были проведены с использованием программы UCSF Chimera [9]. Сравнение значений AG полученных белок-лигандных комплексов было проведено при помощи U-критерия Манна-Уитни. Статистическая обработка и построение диаграмм были осуществлены с использованием программы RStudio 3.3.2 [10].

Результаты

Составленный пул лигандов представляет собой гомологичный ряд монофенолов, представленных четырьмя гомологами, которые отличаются друг от друга количеством и расположением метильных групп в их структурах и обладают четко выраженной динамикой изменения физико-химических характеристик (см. таблицу).

Как видно из представленных в таблице данных, одновременно со снижением молекулярной массы в ряду а>р=у>8 наблюдается незначительное снижение значения коэффициента разделения (гидрофобности) лигандов. Одинаковое увеличение общей площади полярной поверхности для метаболитов связано с наличием карбоксильной группы на конце фитиловой цепи и ее остатка.

Согласно критериям Липинского, токоферолы и 13'-СООН-метаболиты в силу своих физико-химических свойств не способны усваиваться организмом в на-тивном виде, в то время как СЕНС-метаболиты в силу своей гидрофильности не имеют подобных ограничений и могут абсорбироваться без специфических транспортных белков [11].

Учитывая данный факт, а также принимая во внимание, что транспортные белки а-ТТР и ТАР1 относятся к классу Бес14-подобных белков, для которых характерно наличие липофильного домена СРАЬ-ТЯЮ, в котором идет связывание и перенос липидных ли-

R

R

R

гандов [4], с данными белками был проведен докинг только токоферолов и 13'-СООН-метаболитов. Для остальных белков был проведен докинг со всеми лигандами.

Результаты исследований a-TTP и TAP1 представлены на рис. 2. Как показано на рис. 2 А, Б, в случае обоих транспортных белков исследуемые лиганды связаны в липофильном домене в непосредственной близости с нативными лигандами (расположение нативных ли-гандов, определенное методом рентгенструктурного анализа, считается наиболее энергетически выгодным). В связи с этим выбранный метод молекулярного докинга применим по отношению к изучаемым структурам.

Наибольшее сродство к a-TTP проявил a-токофе-рол (AG=-11,40 ккал/моль), при этом характерно, что метаболиты всех форм токоферола обладали схожим или большим сродством к данному белку по сравнению со своим предшественником, но не большим, чем для a-токоферола. В случае TAP1 наибольшим сродством среди токоферолов обладал a-токоферол (AG=-10,28 ккал/моль), при этом у-13'-СООН-метаболит обладал большим сродством к данному белку (AG=-10,64 ккал/моль) по сравнению с a-токоферолом и a-13'-СООН (AG=-10,10 ккал/моль).

Как видно на диаграммах размаха значений свободной энергии для комплексов белок-лиганд (рис. 2, В), отсутствуют значимые различия данного показателя между группой токоферолов и 13'-СООН-метаболитов. Стоит отметить, что для TAP1 имеется незначительная тенденция к снижению значения AG в группе 13'-СООН-метаболитов. В то же время, как показано на рис. 2, Г, форма гомолога токоферола или 13'-СООН-метаболита при связывании с транспортными белками существенно влияет на значения AG комплексов.

На рис. 3 (А-В) показаны комплексы исследуемых белков с лигандами, обладающие наименьшей свободной энергией.

Наибольшим сродством к НМв-СоА редуктазе обладает 8-13'-СООН-метаболит (Дв=-9,46 ккал/моль). При этом отмечено, что докинг всех изученных лигандов происходит в области связывания белка с мембраной эндоплазматического ретикулума.

Наиболее устойчивые комплексы с белком РР2А образует р-токоферол (Дв=-8,66 ккал/моль), при этом 13'-СООН-метаболиты обладают немного меньшим сродством к данному белку. Связывание лигандов происходило преимущественно между структурной А и каталитической О-субъединицами.

При анализе результатов докинга СОХ-2 было установлено, что среди изученных лигандов наибольшим сродством к нему обладает а-13'-СООН-метаболит (Дв=-9,56 ккал/моль), находящийся в центре связывания протопорфирина IX - характерном домене для всех изучаемых лигандов. Ни один из исследованных лиган-дов не связался в каталитическом центре по причине стерических ограничений. Для 13'-СООН-метаболитов характерно снижение сродства к СОХ-2 по сравнению с предшественниками.

Как видно на диаграммах размаха значений свободной энергии комплексов (см. рис. 3, Г), для всех 3 белков характерно достоверно низкое сродство к СЕНС-метаболитам независимо от формы токоферола-предшественника. Для белков НМв-СоА редук-тазы и СОХ-2 отмечена тенденция к снижению значения Дв в группе 13'-СООН-метаболитов по сравнению с группой токоферолов. В отличие от комплексов с транспортными белками, в данном случае (см. рис. 3, Д) свободная энергия комплексов в меньшей степени зависит от формы гомолога.

Обсуждение

Связывание всех исследуемых токоферолов и 13'-СООН-метаболитов происходит непосредственно

Расчетные физико-химические характеристики изучаемых лигандов

Лиганд ММ XLogP КПС nHакц nHдон ОППП

a-Toc 430,381 10,695 12 0 1 29,46

р-Toc 416,365 10,514 12 0 1 29,46

y-Toc 416,365 10,514 12 0 1 29,46

5-Toc 402,350 10,333 12 0 1 29,46

a-13'-COOH 460,355 8,606 13 2 2 66,76

P-13'-COOH 446,340 8,425 13 2 2 66,76

y-13'-COOH 446,340 8,425 13 2 2 66,76

5-13'-COOH 432,324 8,244 13 2 2 66,76

a-CEHC 278,152 2,029 3 2 2 66,76

P-CEHC 264,136 1,848 3 2 2 66,76

y-CEHC 264,136 1,848 3 2 2 66,76

5-CEHC 292,167 2,676 3 2 2 66,76

П р и м е ч а н и е. ММ - молекулярная масса; Х1о£Р - коэффициент разделения; КПС - количество подвижных связей; пНакц -количество акцепторов водорода; пНдон - количество доноров водорода; ОППП - общая площадь полярной поверхности.

в активном центре aTTP, что свидетельствует о конкурентном связывании всех форм токоферолов и их метаболитов с данным белком. При этом a-токофе-рол и его 13'-СООН-метаболит обладают наибольшим сродством к транспортеру. Данный результат является показательным в свете объяснения механизма высокой биодоступности a-токоферола по сравнению с другими формами токоферола при поступлении с пищей. Таким образом, для восполнения дефицита токоферолов целесообразно использовать только пищевые источники, богатые a-токоферолом.

С другой стороны, результаты, полученные при изучении TAP1, свидетельствуют о высокой роли у-13'-СООН

в процессе внутриклеточного транспорта в связи с тем, что данный метаболит проявляет большую аффинность к TAP1 по сравнению как с a-токоферолом, так и с a-13'-СООН. Данный белок экспрессируется преимущественно в мозге, печени и почках, поэтому специфические биологические эффекты у-13'-СООН в первую очередь целесообразно изучать при профилактике и диетотерапии заболеваний, связанных со снижением антиокси-дантного статуса именно в этих органах, в том числе при нейродегенеративных заболеваниях и метаболическом синдроме.

Результаты моделирования взаимодействия изучаемых лигандов с СОХ-2 показали, что высоким сродством

Рис. 2. Результаты исследования взаимодействия токоферолов и 13'-карбоксихроманол-метаболитов с а-токоферол-транспортным белком (А), токоферол-ассоциированным белком 1 (Б) и диаграммы размаха значений Дй в зависимости от типа метаболита (В) и формы токоферола (Г)

Исследуемые лиганды изображены черным цветом, нативные лиганды - белым; * - группы статистически значимо (р<0,05) отличающиеся от а-формы; • - выбросы значений.

Рис. 3. Результаты исследования взаимодействия лигандов с 3-гидрокси-3-метилглутарил-кофермент А редуктазой (А), проте-инфосфатазой 2А (Б), циклооксигеназой-2 (В) и диаграммы размаха значений Дй в зависимости от типа метаболита (Г) и формы токоферола (Д)

Лиганды изображены черным цветом; * - группы, статистически значимо (р<0,05) отличающиеся от группы токоферолов.

по отношению к данному ферменту обладают как а-, так и у- формы токоферолов, при этом для у-13'-СООН-ме-таболит обладал большим сродством, чем его предшественник. Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что у-токоферол может служить потенциальным ингибитором СОХ-2 при развитии воспалительных процессов, при этом для оценки эффективности его использования в качестве биомаркера целесообразно использовать концентрацию у-13'-СООН в крови.

Впервые было показано, что 13'-СООН-метаболиты токоферолов обладают более высоким сродством к НМв-СоА редуктазе по сравнению с их предшественниками. Благодаря этому можно предположить, что 13'-СООН-метаболиты токоферолов могут выступать в роли пищевых биологически активных веществ гипо-холестеринемического действия.

Низкое сродство изучаемых лигандов к С-конце-вому хвосту РР2А не позволяет сделать однозначных выводов о механизме действия различных форм токоферолов и их метаболитов как специфических активаторах данного фермента. Тем не менее на основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что экспериментально подтвержденная активация РР2А связана с изменением конформации белка в данной области, что может привести к наблюдаемым эффектам.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Заключение

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что эффективность воздействия токоферолов и их метаболитов на организм человека зависит от химической природы действующего вещества. Для детализации механизма такого воздействия необходимо глубокое понимание природы воздействия конкретной формы токоферола или его метаболита на отдельные ферментные системы, обеспечивающие необходимый статус физиологических и биохимических функций организма.

В данной работе было показано, что 13'-СООН-метабо-литы могут обладать повышенным сродством к различным ферментам в зависимости от формы (а, р, у или 8) предшествующего им токоферола. Результаты исследований дополнили представление о роли 13'-СООН-метабо-литов как эффективных ингибиторов СОХ-2 и активаторов РР2А. Таким образом, указанные ферменты представляют собой перспективные мишени для изучения свойств данных метаболитов в комплексе исследований, связанных с разработкой биологически активных добавок к пище и формированием оптимальных рационов питания с учетом вклада отдельных форм токоферолов.

Финансирование. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 14-16-00055).

Сведения об авторах

ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (Москва):

Саркисян Варужан Амбарцумович - старший научный сотрудник лаборатории пищевых биотехнологий и специализированных продуктов E-mail: sarkisyan@ion.ru https://orcid.org/0000-0002-5911-610X

Коденцова Вера Митрофановна - доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией витаминов и минеральных веществ E-mail: kodentsova@ion.ru https://orcid.org/0000-0002-5288-1132

Бессонов Владимир Владимирович - доктор химических наук, заведующий лабораторией химии пищевых продуктов

E-mail: bessonov@ ion.ru

Кочеткова Алла Алексеевна - доктор технических наук, профессор, заведующая лабораторией пищевых биотехнологий и специализированных продуктов E-mail: kochetkova@ion.ru

Литература/References

1. Brigelius-Flohe R., Traber M.G. Vitamin E: function and metabolism. FASEB J. 1999; 13 (10): 1145-55.

2. Shahidi F., De Camargo A.C. Tocopherols and tocotrienols in common and emerging dietary sources: Occurrence, applications, and health benefits. Int J Mol Sci. 2016; 17 (10): 1745.

3. Hosomi A., Arita M., Sato Y., Kiyose C., Ueda T., Igarashi O., et al. Affinity for a-tocopherol transfer protein as a determinant of the biological activities of vitamin E analogs. FEBS Lett. 1997; 409 (1): 105-8.

4. Schmolz L. Complexity of vitamin E metabolism. World J Biol Chem. 2016; 7 (1): 14.

5. Yamauchi J., Iwamoto T., Kida S., Masushige S., Yamada K., Esashi T. Tocopherol-associated protein is a ligand-dependent transcriptional activator. Biochem Biophys Res Commun. 2001; 285 (2): 295-9.

6. Zimmer S., Stocker A., Sarbolouki M.N., Spycher S.E., Sasso-on J., Azzi A. A novel human tocopherol-associated protein: Cloning, in vitro expression, and characterization. J Biol Chem. 2000; 275 (33): 25672-80.

7. Grosdidier A., Zoete V., Michielin O. Fast docking using the CHARMM force field with EADock DSS. J Comput Chem. 2011; 32 (10): 2149-59.

8. Grosdidier A., Zoete V., Michielin O. SwissDock, a protein-small molecule docking web service based on EADock DSS. Nucleic Acids Res. 2011; 39 (Suppl. 2): W270-7.

9. Pettersen E.F., Goddard T.D., Huang C.C., Couch G.S., Greenblatt D.M., Meng E.C., et al. UCSF Chimera - a visualization system

for exploratory research and analysis. J Comput Chem. 2004; 25: 1605-12.

10. RStudio: integrated development for R. RStudio, Inc., Boston, MA. http//www. rstudio. com. 2015.

11. Lipinski C.A., Lombardo F., Dominy B.W., Feeney P.J. Experimental and computational approaches to estimate solubility and permeability in drug discovery and development settings. Adv Drug Deliv Rev. 2001; 46 (1-3): 3-26.

12. Jiang Q., Elson-Schwab I., Courtemanche C., Ames B.N. Gamma-tocopherol and its major metabolite, in contrast to alpha-tocopherol, inhibit cyclooxygenase activity in macrophages and epithelial cells. Proc Natl Acad Sci USA. 2000; 97 (21): 11494-9.

13. Jiang Q., Yin X., Lill M.A., Danielson M.L., Freiser H., Huang J. Long-chain carboxychromanols, metabolites of vitamin E, are potent inhibitors of cyclooxygenases. Proc Natl Acad Sci National Academy of Sciences. 2008; 105 (51): 20464-9.

14. Kamal-Eldin A., Pettersson D., Appelqvist L.-A. Sesamin (a compound from sesame oil) increases tocopherol levels in rats fedad libitum. Lipids. 1995; 30 (6): 499-505.

15. Wada S., Naito Y., Matsushita Y., Kawai M., Minami E., Aoi W., et al. 5-Tocotrienol suppresses tumorigenesis by inducing apoptosis and blocking the COX-2/PGE2 pathway that stimulates tumor-stro-mal interactions in colon cancer. J Funct Foods Elsevier. 2017; 35: 428-35.

16. Liu Y., Xu Z.M., Yang G.Y., Yang D.X., Ding J., Chen H., et al. Sesamin alleviates blood-brain barrier disruption in mice with experimental traumatic brain injury. Acta Pharmacol Sin. 2017; 38 (11): 1445-55.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.