Антираковая активность секретируемых пептидов человека SLURP-1 и SLURP-2: молекулярные механизмы и специфичность действия

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-74-20161

НазваниеАнтираковая активность секретируемых пептидов человека SLURP-1 и SLURP-2: молекулярные механизмы и специфичность действия

Руководитель Шулепко Михаил Анатольевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-202 - Протеомика; структура и функции белков

Ключевые слова онкология, эпителий, никотиновый ацетилхолиновый рецептор, пролиферация, трехпетельные пептиды, межклеточная сигналлизация

Код ГРНТИ34.15.51

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Открытие у млекопитающих эндогенных трехпетельных пептидов, по структуре напоминающих нейротоксины яда змей, которые являются высокоспецифичными блокаторами никотиновых ацетилхолиновых рецепторов (nAChR), вызвало огромный интерес к этим молекулам. На данный момент у человека обнаружено 35 генов трехпетельных пептидов. Однако роль этих пептидов в функционировании организма человека в настоящее время все еще остается мало изученной. Известно, что гены секретируемых трехпетельных пептидов SLURP-1 и SLURP-2 экспрессируются в тканях эпителиального происхождения, и нарушение их экспрессии приводит к возникновению ряда кожных и эндокринных заболеваний. Никотиновый ацетилхолиновый рецептор (nAChR) является лигандозависимым ионным каналом и играет важную роль в межклеточной сигнализации. В последнее время появились данные о локализации некоторых подтипов nAChR в тканях эпителиального происхождения и о вовлечении этих рецепторов в регуляцию воспалительных процессов, а также процессы клеточной пролиферации, дифференцировки, миграции и апоптоза. Известно, что с употреблением никотина (табака) связано развитие сердечно-сосудистых заболеваний, а также рака легкого, головы, шеи, груди, поджелудочной железы, толстой кишки, желудка и мочевого пузыря. Показано, что активация nAChR типа альфа7 (альфа7-nAChR) никотином стимулирует пролиферацию раковых клеток. Таким образом, альфа7-nAChR является перспективной мишенью для разработки новых противоопухолевых препаратов, - селективных ингибиторов этого рецептора. Прообразами для подобных препаратов могут выступать природные эндогенные трехпетельные пептиды. Ранее авторами предлагаемого проекта было показано, что рекомбинантные аналоги секретируемых пептидов человека SLURP-1 и SLURP-2 ингибируют альфа7-nAChR. Кроме того, авторами было продемонстрировано антипролиферативное действие этих пептидов в отношении клеточных линий карцином эпителиального происхождения (кишечника и кожи). Для аденокарциномы кожи показано, что действие SLURP-1 и SLURP-2 опосредовано взаимодействием с nAChR, причем белки подавляют рост опухолевых клеток в концентрациях, недостаточных для подавления роста нормальных клеток (сотни пикомоль для раковых клеток и десятки микромоль для нормальных клеток). Таким образом, эти пептиды можно рассматривать как природных «защитников», ингибирующих рост опухолевых клеток и обладающих низкой иммуногенностью и токсичностью. Целью предлагаемого проекта является детальное исследование противоопухолевой активности белков человека SLURP-1 и SLURP-2 и механизмов, лежащих в ее основе. Для достижения цели проекта планируется исследовать спектр активности белков, протестировав их действие в отношении ряда опухолевых и нормальных клеточных линий, экспрессирующих nAChR. На каждой линии предполагается детально охарактеризовать антипролиферативное действие белков с определением полумаксимальной эффективной концентрации действия и продолжительности действия. Кроме того, будет исследовано влияние белков на миграцию и апоптоз опухолевых клеток. В отношении линий, на которых будет обнаружен противоопухолевый эффект SLURP-1 и SLURP-2, будет проведено уточнение мишени действия, используя селективные ингибиторы различных подтипов nAChR. Будет проведено исследование механизмов, лежащих в основе антипролиферативной активности белков. Для этого будут исследованы эффекты, оказываемые пептидами на рост и апоптоз раковых и нормальных клеток в присутствии селективных ингибиторов различных участников внутриклеточных сигнальных каскадов, например, киназ Jac2, Raf, MAPK, Akt, ERK1/2, STAT3, STAT5, NF-kB и др. Влияние пептидов на экспрессию тех или иных компонентов внутриклеточных каскадов будет также подтверждено с помощью ПЦР в реальном времени и с использованием интерферирующих РНК. Так как никотин-индуцированный рост опухолевых клеток является одним из главных механизмов развития опухолей у курильщиков, будет изучено влияние никотина на экспрессию SLURP-1, SLURP-2 и nAChR, а также на пролиферацию клеток выбранных раковых линий и нормальных клеток. Методами конфокальной микроскопии и иммуногистохимии будут проанализированы изменения в раковых и нормальных клетках (экспрессия пептидов, nAChR, их локализация), происходящие под действием никотина и приводящие к изменениям внутриклеточных сигнальных каскадов. Кроме того, на выбранных раковых линиях будут протестированы мутантные варианты SLURP-1 и SLURP-2 с целью выявления наиболее активных. Это позволит предложить модификации молекул SLURP-1 и SLURP-2, приводящие к направленному усилению противоопухолевой активности пептидов. Комбинации наиболее активных вариантов пептидов с другими противоопухолевыми препаратами, используемыми в настоящее время для терапии рака, будут протестированы как in vitro, так и в сингенной или ксенографтной модели опухоли in vivo. Распределение в организме препаратов SLURP-1 и SLURP-2 или их вариантов будет исследовано на лабораторных животных, используя флуоресцентно-меченые варианты пептидов. Кроме того, планируется изучить влияние препаратов SLURP-1 и SLURP-2 на жизнеспособность первичных опухолей, полученных от пациентов РОНЦ им. Н.Н. Блохина, страдающих злокачественными неоплазиями. Выполнение проекта позволит понять роль трехпетельных пептидов человека SLURP-1 и SLURP-2 в процессах пролиферации, дифференциации и апоптоза эпителиальных клеток. Сравнение данных, полученных для пептидов SLURP-1 и SLURP-2 на нормальных и раковых клетках, позволит детально описать молекулярные механизмы, лежащие в основе их противораковой активности. Выполнение проекта также позволит предложить модификации молекул пептидов, приводящие к направленному усилению противопухолевой активности. Полученные данные в будущем могут послужить основой для разработки новой технологической платформы для таргетной терапии рака.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Бычков М.Л., Шлепова О.В., Шулепко М.А., Люкманова Е.Н. Секретируемый белок человека SLURP-1 контролирует рост эпителиальных раковых клеток посредством взаимодействия с никотиновым ацетилхолиновым рецептором а7 типа Сборник тезисов "VI молодежной конференции по молекулярной и клеточной биологии Института цитологии РАН", стр. 19 (год публикации - 2018)

2. Шулепко М.А., Бычков М.Л., Шаронов Г.В., Ефременко А., Кульбацкий Д.С., Шенкарев З.О., Феофанов А.В., Шлепова О.В., Кирпичников М.П., Люкманова Е.Н. Human secreted protein SLURP-1 interacts with nicotinic acetylcholine receptors to control the growth of epithelial cancer cells FEBS OPEN BIO, 8(S1):330 (год публикации - 2018)
10.1002/2211-5463.12453

3. Бычков М.Л., Шенкарев З.О., Шулепко М.А., Шлепова О.В., Кирпичников М.П., Люкманова Е.Н. Water-soluble variant of human Lynx1 induces cell cycle arrest and apoptosis in lung cancer cells via modulation of α7 nicotinic acetylcholine receptors PLOS ONE (год публикации - 2019)

4. Шулепко М.А., Бычков М.Л., Кульбацкий Д.С., Люкманова Е.Н. Никотиновые ацетилхолиновые рецепторы человека. Часть II: Не-нейрональная холинергическая система Биоорганическая химия (год публикации - 2019)
10.1134/S0132342319020131

5. Шулепко М.А., Бычков М.Л., Шлепова О.В., Шенкарев З.О., Люкманова Е.Н. Toxin-like action of human secreted proteins slurp-1 and slurp-2 on epithelial tumor cells. TOXICON, 159:S25 (год публикации - 2019)
10.1016/j.toxicon.2018.11.403

6. Бычков М.Л., Шулепко М.А., Шлепова О.В., Люкманова Е.Н., Кирпичников М. П. Рекомбинантный аналог белка человека SLURP-1 тормозит рост мультиклеточных сфероидов из клеток карцином. Доклады Академии Наук, том 489, No 5, с. 517–520 (год публикации - 2019)
10.1134/S1607672919060103

7. М.А. Шулепко, М.Л. Бычков, З.О. Шенкарев, О.В. Шлепова, М.П. Кирпичников, Е.Н. Люкманова Modulation of α7 nicotinic acetylcholine receptors by human prototoxin Lynx1 induces apoptosis in A549 lung cancer cells. FEBS OPEN BIO, FEBS Open Bio 9 (Suppl.1) (2019) 65–431 (год публикации - 2019)
10.1002/2211-5463.12675

8. М.А. Шулепко, М.Л. Бычков, Е.Н. Люкманова Human Three-Finger Proteins In Defense From Epithelial Cancer Progression. 5th International Symposium on non-neuronal acetylcholine. 27-29 Sept. 2019. Long Beach, California, USA., 5th International Symposium on non-neuronal acetylcholine. 27-29 Sept. 2019. Long Beach, California, USA. p14 (год публикации - 2019)

9. М.А. Шулепко, М.Л. Бычков, О.В. Шлепова, Е.Н. Люкманова Human secreted protein SLURP-1 inhibits the growth of epithelial cancer cells via interaction with α7-nAChR 16th International Symposium on Cholinergic Mechanisms. December 8-13, 2019. Weizmann Institute of Science. Rehovot, Israel., p. 93 (год публикации - 2019)

10. М.Л. Бычков, М.А. Шулепко, М.П. Кирпичников, З.О. Шенкарев, Е.Н. Люкманова Three-finger proteins Lynx1 and SLURP-1 regulate proliferation of glial cells. 16th International Symposium on Cholinergic Mechanisms. December 8-13, 2019. Weizmann Institute of Science. Rehovot, Israel., p. 64 (год публикации - 2019)

11. О. Шлепова, М. Бычков, З. Шенкарев, М. Шулепко, Е. Люкманова Mechanism of Lynx1-induced apoptosis in lung cancer cells. 16th International Symposium on Cholinergic Mechanisms. December 8-13, 2019. Weizmann Institute of Science. Rehovot, Israel., p. 92 (год публикации - 2019)

12. М.А. Шулепко, О.В. Шлепова, М.Л. Бычков, З.О. Шенкарев, Е.Н. Люкманова. Белки человека Lynx1, Slurp-1 и Slurp-2 подавляют пролиферацию опухолевых клеток эпителиального происхождения. Успехи молекулярной онкологии, Том 6, № 4, стр. 168 (год публикации - 2019)

13. M.A. Шулепко, М.Л. Бычков, О.В. Шлепова, А.В. Ефременко, Г.В. Шаронов, Д.С. Кульбацкий, А.В. Феофанов, Д.A. Долгих, M.П. Кирпичников, З.О. Шенкарев, E.Н. Люкманова. Трехпетельные белки человека Lynx1, SLURP-1 и SLURP-2 подавляют пролиферацию опухолевых клеток эпителиального происхождения. Acta Naturae, Acta Naturae, спецвыпуск, том 2 стр. 53 (год публикации - 2019)

14. Шулепко М.А., Бычков М.Л., Шлепова О.В., Шенкарев З.О., Кирпичников М.П., Люкманова Е.Н. Human secreted protein SLURP-1 abolishes nicotine-induced proliferation, PTEN down-regulation and α7-nAChR expression up-regulation in lung cancer cells. International Immunopharmacology, 24;82:106303. (год публикации - 2020)
10.1016/j.intimp.2020.106303

15. М. А. Шулепко, М. Л. Бычков, Е. Н. Люкманова, М. П. Кирпичников Рекомбинантный аналог белка человека SLURP-1 тормозит рост клеток глиом U251 MG и A172. Доклады Академии Наук (год публикации - 2020)

16. Шулепко М.А., Бычков М.Л., Шенкарев З.О., Парамонов А.С., Чугунов А.О., Кирпичников М.П., Люкманова Е.Н. Biochemical basis of skin disease Mal de Meleda: mutated forms of SLURP-1 differently influence keratinocytes proliferation and apoptosis Journal of Investigative Dermatology (год публикации - 2020)

17. Люкманова Е.Н., Бычков М.Л., Шаронов Г.В., Ефременко А.В., Шулепко М.А., Кульбацкий Д.С., Шенкарев З.О., Феофанов А.В., Долгих Д.А., Кирпичников М.П. Human secreted proteins SLURP-1 and SLURP-2 control the growth of epithelial cancer cells via interactions with nicotinic acetylcholine receptors. British journal of pharmacology, V. 175 (11), p.1973-1986 (год публикации - 2018)
10.1111/bph.14194

Публикации