Около четырех лет назад химик-аптека штата Юта Лиза Берро задала вопрос коллеге и токсикологу УрГУ Эбби Беннингхоффу.
«У моих учеников и я разработала новую молекулу флавоноидов, которая могла выделять монооксид углерода, - вспоминает Берро. «И мы искали ответ на вопрос: «Может ли он убить раковые клетки? »
Короткий ответ Беннингхофа? Да. Но, как и во многих научных исследованиях, вопрос поднял больше вопросов и инициировал междисциплинарные усилия по изучению нюансов контролируемого выделения моноксида углерода в клетках.
Берро и Беннингхофф вместе со своими учениками: Марина Попова, Татьяна Соболева, Гектор Эскер и Стейси Андерсон, а также коллега Сулиман Айад из Университета штата Флорида привлекают международное внимание своими выводами. Недавно группа опубликовала результаты своих исследований в журнале «Chemical Chemical Science» Американского химического общества и в «Журнале Американского химического общества».
Исследования группы поддерживаются Национальными институтами здравоохранения, Станцией сельскохозяйственных экспериментов в штате Юта и Управлением исследований и аспирантуры УрГУ.
Выделение моноксида углерода, также известное как СО, вероятно, звучит немного страшно. В конце концов, мы оснащаем наши дома детекторами окиси углерода, чтобы избежать трагических аварий. Мы заботимся о том, чтобы не простаивать автомобили в закрытых помещениях. Тем не менее, страшный газ производится нашими собственными телами, хотя и в незначительных количествах, и может быть ключевым противоядием к таким современным заболеваниям, как рак, воспаление и гипертония.
Как и многие вещества, в том числе менее опасные примеры воды и кислорода, слишком много окиси углерода - это плохо. Но немного может спасти.
«Этот синяк на вашей коже - это доказательство биохимического пути, когда СО выпускается», - говорит Берро, заместитель вице-президента по исследованиям штата Юта и профессор кафедры химии и биохимии УрГУ.
Особые молекулы ученых УССУ для высвобождения СО уникальны, поскольку в предыдущих попытках разработать молекулы, выделяющие монооксид углерода, известные как «CORMs», использовали металлосодержащие структуры.
«Использование металлов вызывает опасения из-за возможной токсичности, - говорит Берро.
Разработанная USU молекула получена из органических пигментов, называемых флавоноидами, которые встречаются естественным образом в таких продуктах, как ягоды и какао.
Среди проблем, связанных с развитием молекул и использованием целебной силы СО, является выяснение того, как доставлять потенциально полезный газ в безопасных, желаемых количествах специально предназначенных для этого местах в организме.
«Особенностью наших молекул является то, что они выделяют монооксид углерода только при срабатывании видимого света», - говорит Берро.
Это «уникальная и захватывающая» часть усилий УрГУ, говорит Беннингхофф, адъюнкт-профессор Департамента по животноводству, молочной и ветеринарной науке США и Школы ветеринарной медицины. «Наши флавоноидные, органические фотокоррекции можно отслеживать, настраивать и запускать».
Докторанты Попова и Соболева вникают в то, что происходит на клеточном и молекулярном уровнях, поскольку СО выделяется и диффундирует внутри клеток.
Используя флуоресцентную микроскопию, Попова, ведущий автор бумаги JACS, демонстрирует целенаправленную доставку CO фотокоррементами в раковые клетки, а также способность фотокоррекции оказывать значительное противовоспалительное действие.
«Мы совершенствуем нашу молекулярную структуру, чтобы лучше контролировать высвобождение СО, чтобы производить более целенаправленные и точные биологические эффекты», - говорит она.
Соболева, научный сотрудник Университета УрГУ по научным исследованиям и ведущий автор статьи ACS Chemical Biology, изучает поведение фотокоррекции на уровне митохондрий. Она является недавним получателем конкурентоспособной Американской ассоциации стипендиатов, которая позволит ей продолжить изучение использования photoCORM для борьбы с широким спектром хронических заболеваний, включая сердечные заболевания и диабет.
«Наше сотрудничество по дисциплинам позволило нам достичь гораздо большего, чем мы могли бы иметь в нашей собственной лаборатории, - говорит Берро, который имеет патент на разработанную USU PhotoCORM. «Вот почему сотрудничество имеет значение. Мы привносим дополнительный опыт в разработку молекул, высвобождающих СО, для потенциальных терапевтических применений».
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180816090437.htm
