ИСТИНА

Посттрансляционные модификации (ПТМ) белковых молекул возникают в живом организме в процессе биосинтеза белка под действием ферментов (ферментативные: фосфорилирование, ацилирование, метилирование, убиквитинилирование и др.) либо являются результатом взаимодействия белков и пептидов с активными формами кислорода и азота (неферментативные: окисление, нитрование, нитрозилирование и др.). ПТМ могут привести к повреждению белка и значительно изменить его функции. В последние годы растёт интерес к выявлению и исследованию белков и пептидов с ПТМ, чей уровень резко меняется при возникновении заболеваний. ПТМ белков происходят в процессе старения организма, при воспалении, диабете, в патогенезе сердечно-сосудистых, нейродегенеративных и онкологических заболеваний. Всё это делает актуальной задачу развития методов детекции ПТМ. Электрохимические методы анализа перспективны для детекции ПТМ белковых молекул и изучения их влияния на биохимические процессы in vitro [1, 2]. В первую очередь интересны ПТМ тех аминокислотных остатков, которые способны к прямому электрохимическому окислению на поверхности твердых электродов: Тир, Трп, Цис, Гис, Мет и Цис-Цис. На примере Aβ16 – пептида состоящего из 16 аминокислотных остатков и представляющего собой металлсвязывающий домен амилоида-бета, играющего ключевую роль в болезни Альцгеймера, изучено влияние O-фосфорилирования и 3-нитрования остатка Тир-10 на электрохимическое поведение пептида. Aβ16 окисляется на поверхности печатных графитовых электродов за счет остатков Тир-10 и Гис (Гис-6, Гис-13 и Гис-14) [3]. Показано, что O-фосфорилирование приводит к практически полному исчезновению пика окисления Тир-10 Aβ16 при потенциале около 0.6 В (отн. Ag/AgCl) и появлению широкой волны в области высоких положительных потенциалов (1.1 В и выше). Присоединение нитро-группы в 3-е положение бензольного кольца затрудняет реакцию окисления Тир-10 Aβ16, что проявляется в сдвиге потенциала максимума пика с 0.6 до 0.75 В, а также дает сигнал восстановления при потенциале около –0.75 В. Полученные результаты подтверждены с помощью свободных аминокислот с соответствующими модификациями. Регистрируемые электрохимические сигналы окисления и восстановления исследуемых биомолекул концентрационно зависимы. Таким образом, электрохимический анализ позволяет четко идентифицировать ПТМ Тир и остатка Тир белковых молекул. Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013–2020 годы. [1] E.V. Suprun, V.V. Shumyantseva, A.I. Archakov, Protein Electrochemistry: Application in Medicine. A Review, Electrochim. Acta 140 (2014) 72–82. [2] V.V. Shumyantseva, E.V. Suprun, T.V. Bulko, A.I. Archakov, Electrochemical methods for detection of post-translational modifications of proteins, Biosens. Bioelectron. 61 (2014) 131–139. [3] E.V. Suprun, S.A. Khmeleva, S.P. Radko, S.A. Kozin, A.I. Archakov, V.V. Shumyantseva, Direct electrochemical oxidation of amyloid-β peptides via tyrosine, histidine, and methionine residues, Electrochem. Commun. 65 (2016) 53–56.