Биосенсорная селекция низкомолекулярных соединений, модулирующих взаимодействия в системе микросомальных цитохромов P450 и NADPH-зависимой P450 оксидоредуктазы
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Аннотация
Исследование влияния низкомолекулярных соединений (субстраты, эндогенные метаболиты, лекарственные соединения и ксенобиотики) на кинетические и равновесные параметры функционально значимого бинарного белок-белкового взаимодействия (ББВ) представляет собой как фундаментальную, так и клиническую значимость. Поверхностный плазмонный резонанс (SPR) является методом первого выбора для решения подобных задач. Ранее SPR анализ позволил выявить модулирующее действие стероидных субстратов на аффинность ББВ стероидогенных микросомальных цитохромов P450 (CYP) с редокс-партнёрами. В данной работе мы показали пригодность подхода для оценки анализа селективного влияния кофермента NADPH на взаимодействие цитохромов CYP3А4 и CYP2E1 с NADPH-зависимой Р450 оксидоредуктазой (CPR). NADPH не влиял на комплекс CYP3A4/CPR, тогда как скорость диссоциации комплекса CYP2E1/CPR в присутствии NADPH значительно уменьшалась: значение koff без NADPH составляло (3.6±0.2)•10-3 с-1, а в присутствии NADPH - (3.8±0.2)•10-4 с-1. Таким образом, NADPH повышал аффинность комплексообразования CYP2E1/CPR примерно на один порядок, не влияя на значение kon комплекса. При ко-инжекции NADPH по предварительно сформированному (в отсутствие NADPH) бинарному комплексу CYP2E1/CPR отмечено незначительное изменение koff (изменение сигнала биосенсора < 10%). Это, возможно, указывает на стабилизирующую роль NADPH в процессе комплексообразования белковых партнеров. Таким образом, использование нашего подхода позволило оценить влияние основного поставщика электронов для микросомальной монооксигеназной системы цитохрома P450 на взаимодействие CYP/CPR.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Библиографические ссылки
- Andrei, S. A., Sijbesma, E., Hann, M., Davis, J., O’Mahony, G., Perry, M. W. D., Karawajczyk, A., Eickhoff, J., Brunsveld, L., Doveston, R. G., Milroy, L.-G., Ottmann, C. (2017). Stabilization of protein-protein interactions in drug discovery. Expert Opinion on Drug Discovery, 12(9), 925–940. DOI
- Fischer, G., Rossmann, M., Hyvönen, M. (2015). Alternative modulation of protein-protein interactions by small molecules. Current Opinion in Biotechnology, 35, 78–85. DOI
- Cossar, P. J., Ma, C., Gordon, C. P., Ambrus, J. I., Lewis, P. J., McCluskey, A. (2017). Identification and validation of small molecule modulators of the NusB-NusE interaction. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 27(2), 162–167. DOI
- Ershov, P. V., Yablokov, Е. O., Florinskaya, A. V., Mezentsev, Y. V., Kaluzhskiy, L. А., Tumilovich, A. M., Gilep, А. А., Usanov, S. A., Ivanov, А. S. (2019). SPR-Based study of affinity of cytochrome P450s / redox partners interactions modulated by steroidal substrates. Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology, 187, 124–129. DOI
- Ershov, P. V., Mezentsev, Y. V., Yablokov, E. O., Kaluzhsky, L. A., Florinskaya, A. V., Buneeva, O. A., Medvedev, A. E., Ivanov, A. S. (2018). Effect of Bioregulator Isatin on Protein–Protein Interactions Involving Isatin-Binding Proteins. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 44(2), 193–198. DOI
- Ershov, P. V., Yablokov, E. O., Mezentsev, Yu. V., Kalushskiy, L. A., Florinskaya, A. V., Veselovsky, A. V., Gnedenko, O. V., Gilep, A. A., Usanov, S. A., Medvedev, A. E., Ivanov, A. S. (2017). The effect of isatin on protein-protein interactions between cytochrome b5 and cytochromes P450. Biomeditsinskaya Khimiya, 63(2), 170–175. DOI
- Svirid, A. V., Ershov, P. V., Yablokov, E. O., Kaluzhskiy, L. A., Mezentsev, Y. V., Florinskaya, A. V., Sushko, T. A., Strushkevich, N. V., Gilep, A. A., Usanov, S. A., Medvedev, A. E., Ivanov, A. S. (2017). Direct Molecular Fishing of New Protein Partners for Human Thromboxane Synthase. Acta Naturae, 9(4), 92–100.
- Higashimoto, Y., Sakamoto, H., Hayashi, S., Sugishima, M., Fukuyama, K., Palmer, G., Noguchi, M. (2005). Involvement of NADPH in the interaction between heme oxygenase-1 and cytochrome P450 reductase. Journal of Biological Chemistry, 280(1), 729–737. DOI
- Esteves, F., Campelo, D., Gomes, B. C., Urban, P., Bozonnet, S., Lautier, T., Rueff, J., Truan, G., Kranendonk, M. (2020). The Role of the FMN-Domain of Human Cytochrome P450 Oxidoreductase in Its Promiscuous Interactions with Structurally Diverse Redox Partners. Frontiers in Pharmacology, 11, 299. DOI
- Bistolas, N., Wollenberger, U., Jung, C., Scheller, F. W. (2005). Cytochrome P450 biosensors-a review. Biosensors & Bioelectronics, 20(12), 2408–2423. DOI
- Iijima, M., Ohnuki, J., Sato, T., Sugishima, M., Takano, M. (2019). Coupling of Redox and Structural States in Cytochrome P450 Reductase Studied by Molecular Dynamics Simulation. Scientific Reports, 9(1), 9341. DOI
- Gutierrez, A., Munro, A. W., Grunau, A., Wolf, C. R., Scrutton, N. S., Roberts, G. C. K. (2003). Interflavin electron transfer in human cytochrome P450 reductase is enhanced by coenzyme binding. Relaxation kinetic studies with coenzyme analogues. European Journal of Biochemistry, 270(12), 2612–2621. DOI
- Xia, C., Hamdane, D., Shen, A. L., Choi, V., Kasper, C. B., Pearl, N. M., Zhang, H., Im, S.-C., Waskell, L., Kim, J.-J. P. (2011). Conformational changes of NADPH-cytochrome P450 oxidoreductase are essential for catalysis and cofactor binding. Journal of Biological Chemistry, 286(18), 16246–16260. DOI
- Kaluzhskiy, L. A., Ershov, P. V., Shkel, T. V., Gnedenko, O. V., Ivanchina, N. V., Strushkevich, N. V., Kicha, A. A., Grabovec, I. P., Gilep, A. A., Usanov, S. A., Stonik, V. A., Ivanov, A. S. (2018). Application of the SPR Biosensor in Drug Prototypes Discovery with Human Cytochrome P450(51) as an Example. Biomedical Chemistry: Research and Methods, 1(4), e00055. DOI
- Ershov, P., Mezentsev, Y., Gilep, A., Usanov, S., Buneeva, O., Medvedev, A., Ivanov, A. (2017). Isatin-induced increase in the affinity of human ferrochelatase and adrenodoxin reductase interaction. Protein Science, 26(12), 2458–2462. DOI