Лаборатория химии пептидов в Институте была организована в 1966 г. и её заведующим был назначен д.х.н. Овчинников Ю.А. В 1967 г. лаборатория была преобразована в лабораторию химии белка; в 1971 г. из её состава вновь была выделена лаборатория химии пептидов под руководством к.х.н. Иванова В.Т.

• Химия природных и физиологически активных соединений, в том числе изучение структурно-функциональных взаимоотношений, молекулярного механизма действия.
• Направленное создание новых физиологически активных препаратов, таких как иммуномодуляторы и вакцины.

В лаборатории проводятся систематические исследования роли пептидов в функционировании высших организмов с целью разработки на основе биологически активных пептидов новых лекарственных средств. Для двух пептидов – пептида δ-сна и синтетического фрагмента клеточной стенки бактерий – О-(2-ацетамидо)-2-дезокси-β-D-глюкопиранозил-(1-4)-ацетамидо-3-О-(D-1-карбоксиэтил)-2-дезокси-D-глюкозы, был проведен полный цикл медико-биологических и технологических работ, в результате которых были созданы новые лекарственные препараты (дельтаран и ликопид). Оба препарата рекомендованы Министерством здравоохранения РФ для применения в медицине и уже используются в клинической практике. Синтезирована большая группа аналогов пептида δ-сна и гликопептида – фрагмента клеточной стенки бактерий, выявлены структурно-функциональные зависимости и исследованы механизмы действия этих пептидов (И.И.Михалева, Т.М.Андронова, В.Т.Иванов).

На основе структурно-функционального анализа пептидных фрагментов интерлейкина-2 человека выявлен 14-членный пептид, обладающий уникальными иммуномодулирующими свойствами, которые представляют значительный интерес для медицины (И.И.Михалева, Л.В.Оноприенко, В.Т.Иванов).

Предложен новый принцип конструирования противоаллергенных пептидных вакцин, предполагающий использование В-клеточных эпитопов основных белков аллергенов в иммуногенной форме. Работа выполнена на модели аллергии, вызываемой условно-патогенными грибами Aspergillus fumigatus, для 4-х белков которых были определены иммунодоминантные эпитопы (Т.М.Андронова, Л.Г.Алексеева, В.Т.Иванов).

Проводятся структурно-функциональные исследования низкомолекулярных пептидов и пептидомиметиков, обладающих повышенной устойчивостью к ферментативному расщеплению (В.И.Дейгин). Разработаны 2 потенциальных препарата на основе аналогов нейропептидов – ИБХ-070Ме и ИБХ-050Н. Планируется исследование биологических свойств семейства циклических соединений, производных дикетопиперазинов, обладающих широким спектром биологической активности при пероральном введении.

Разрабатываются методы доставки макромолекул (белков и нуклеиновых кислот) в клетки эукариот на основе нековалентных пептидных и пептид-липидных конструкций. Преимуществами данного подхода являются простота формирования активного комплекса вектор-доставляемое соединение, низкая токсичность для клеток по сравнению с механическими методами доставки, а также высокая посттранслокационная активность соединений благодаря структурной стабильности в процессе переноса и освобождения транспортируемых молекул. В рамках поставленных задач проводится полный комплекс работ, начиная с химического синтеза пептидов, исследования их взаимодействия с искусственными мембранными системами, изучения процесса формирования нековалентных комплексов, и заканчивая тестированием транспортной активности векторов на модельных макромолекулах на линиях эукаритотических клеток. Достижением последних лет является разработка пептидного вектора на основе грамицидина А, несущего на С-конце катионную аминокислотную последовательность для внутриклеточной доставки белков (белковой трансдукции). В данный момент нами исследуется механизм белковой трансдукции для оптимизации транспортной системы (А.Ю. Суровой, Т.Б. Стоилова, Н.С. Егорова, В.Т. Иванов).

Установлена структура группы новых эндогенных пептидов, выделенных из мозга зимоспящих и холодоадаптированных животных и обладающих кардиотропной и терморегулирующей активностями (Р.Х. Зиганшин, И.И. Михалева, В.Т. Иванов).

Разработана технология получения пептидов из экстрактов растений, используемых в народной медицине для лечения опухолевых заболеваний (зверобоя продырявленного, девясила, чистотела большого и гриба чаги) (В.П.Демушкин). Изучена противоопухолевая активность выделенных препаратов и проводится анализ структуры индивидуальных компонентов экстрактов.

Сформулировано и активно развивается новое направление постгеномных технологий – пептидомика, являющаяся логическим развитием протеомики и основанная на тотальном скрининге биологических объектов на содержащиеся в них пептиды. Впервые был проведен систематический анализ экстрактов тканей и биологических жидкостей ряда млекопитающих и растений, в ходе которого выделено и идентифицировано более 1000 пептидов – фрагментов белков. Отмечены неизменность пептидного набора в норме и наличие его изменений при некоторых патологиях. Изучены пути фрагментации гемоглобина in vivo как предшественника основной части идентифицированных пептидов. Исследования биологической активности выделенных пептидов показали, что многие из них обладают способностью воздействовать на культуры нормальных и трансформированных клеток in vitro. Доказано, что гемоглобин, помимо осуществления своей широко известной функции переносчика кислорода, является источником пептидов с противомикробной, опиоидной, нейротропной и другими видами активности. Детально охарактеризовано действие фрагментов гемоглобина, обладающих противоопухолевым и цитопротективным эффектами. На основании полученных результатов предложена концепция тканеспецифического пептидного пула как совокупности пептидов, ответственной за поддержание гомеостаза ткани (А.А. Карелин, В.Т. Иванов). В настоящее время ведется работа по моделированию процессов формирования внутри- и внеклеточных пептидных пулов, одна из задач которой – выявление новых пептидных маркеров патологических процессов в организме.

Избранные публикации

1. Яцкин О.Н., Карелин А.А., Иванов В.Т. (2009). Пептидомы мозга, сердца, легких и селезенки крысы: сходство и различия. Биоорг. хим. 35 (4), 471–482 ID:233
2. Stoilova T.B., Kovalchuk S.I., Egorova N.S., Surovoy A.Y., Ivanov V.T. (2008). Gramicidin A-based peptide vector for intracellular protein delivery. Biochim. Biophys. Acta 1778 (10), 2026–31 [+]

   The development of the peptide-based vectors for the intracellular delivery of biologically active macromolecules has opened new prospects of their application in research and therapy. Earlier the amphipathic cell-penetrating peptide (CPP) Pep-1 was reported to mediate cellular uptake of proteins without covalent binding to them. In this work we studied the ability of a series of membrane-active amphipathic peptides, based on the gramicidin A sequence, to transport a model protein across the eukaryotic cell membrane. Among them the positively charged Cys-containing peptide P10C demonstrated the most effective beta-galactosidase intracellular delivery. Besides, this peptide was shown to form noncovalent associates with beta-galactosidase as judged from electrophoresis and enzymatic activity assays. In addition, a series of new gramicidin analogues were prepared and the effect of N-terminus modification of gramicidin on the protein transduction efficiency was studied.

   ID:232
3. Тепкеева И.И., Моисеева Е.В., Чаадаева А.В., Жаворонкова Е.В., Кесслер Ю.В., Семушкина С.Г., Дёмушкин В.П. (2008). Оценка противоопухолевой активности пептидных экстрактов растений в перевиваемой модели рака молочной железы на мышах линии CBRB-Rb(8.17)1lem. Бюл. эксперим. биологии и медицины 145 (4), 446–448 ID:243
4. Михалева И.И., Рихирева Г.Т., Прудченко И.А., Голубев И.Н. (2006). Взаимодействие дельта-сон индуцирующего пептида и его аналогов с клеточными мембранами и структурно- функциональный анализ. Биоорг. хим. 32 (2), 176–182 ID:229
5. Ivanov V.T., Yatskin O.N. (2005). Peptidomics: a logical sequel to proteomics. Expert review of proteomics 2 (4), 463–73 [+]

   Rapid progress of separation techniques as well as methods of structural analysis provided conditions in the past decade for total screening of complex biologic mixtures for any given class of biomolecules. The present review updates the reader with the modern state of peptidomics, a chapter of chemical biology that deals with structure and biologic properties of sets of peptides present in biologic tissues, cells or fluids. Scope and limitations of currently employed experimental techniques are considered and the main results are outlined. Considerable attention will be afforded to the biologic role of peptides formed in vivo by proteolysis of nonspecialized precursor proteins with other well-defined functions. In conclusion, the connection is discussed between peptidomics and the much more mature and still closely related field of proteomics.

   ID:226
6. Ivanov V.T., Karelin A.A., Yatskin O.N. (2005). Generation of peptides by human erythrocytes: facts and artifacts. Biopolymers 80 (2-3), 332–46 [+]

   Previously reported data on peptide composition of human erythrocyte lysate were obtained under conditions that did not exclude proteolytic degradation of hemoglobin in the process of peptide isolation. Comparative chromatographic analysis of the diluted erythrocyte lysate incubated in acidic conditions with or without proteolytic enzyme inhibitors showed that several peptides earlier identified as intraerythrocyte ones in fact result from hemoglobin degradation by erythrocyte acidic protease(s) during incubation of the lysate. A rational scheme excluding postlysis proteolysis was developed for isolation of peptide fraction. Further analysis resulted in determination of structure and content of about 50 endogenous intraerythrocyte hemoglobin fragments. A primary endopeptidase splitting of alpha- and beta-globin chains followed by consecutive exopeptidase trimming of primary fragments is suggested as a degradation mechanism. The intraerythrocyte peptides were shown to differ from peptides excreted by the erythrocytes to the extracellular medium in the primary culture. It was also found that intraerythrocyte peptides cannot play the role of precursors of hemoglobin fragments present in tissue extracts.

   ID:227
7. Blishchenko E.Y., Sazonova O.V., Kalinina O.A., Moiseeva E.V., Vass A.A., Karelin A.A., Ivanov V.T. (2005). Antitumor effect of valorphin in vitro and in vivo: combined action with cytostatic drugs. Cancer Biol. Ther. 4 (1), 118–24 [+]

   The action of the cytostatic drugs (epirubicin and vincristine) in combination with the endogenous antiproliferative beta-hemoglobin fragment (33-39), valorphin, was studied in tumor (L929 and A549) cell cultures, primary culture of murine bone marrow cells and in murine model of breast carcinoma in vivo. Simultaneous application of 1 microM valorphin and 1 microM epirubicin, in vitro, did not result in an additive suppressive effect on cell culture growth. Additive effects were achieved with alternating applications of the peptide and the drugs, namely, 0.5 microM (but not 1 microM) epirubicin added 24 h prior to 1 microM valorphin; 1 microM valorphin added 48 h prior to 0.1 microM epirubicin, or 0.1 microM vincristine, or 0.05 microM vincristine, which resulted in 100% cell death in the both series with vincristine and up to 78% cell biomass reduction in the experiments with epirubicin. In the in vivo model (female BLRB mice with subcutaneously inoculated syngeneic mammary carcinoma), simultaneous treatment with 25 mg/m(2) epirubicin and 1 mg/kg valorphin resulted in 42% of tumor growth inhibition, as compared with the negative control group and 22% inhibition as compared with the epirubcin-treated group (at 20th day of treatment). Survival was significantly improved (69% compared to 39% in the group treated with epirubicin only) at day 26 after the treatment beginning.

   ID:228
8. Ovchinnikov Y.A., Ivanov V.T., Evstratov A.V., Sumskaya L.V., Melnik E.I., Chumburidze T.S., Portnova S.L., Balashova T.A. (1973). Sandwich complexes as a functional form of the enniatin ionophores. FEBS Lett. 36 (1), 65–71 [+]

   The ability of the enniatin cyclodepsipeptides (CDP) (fig. 1) to form complexes with alkali metal ions (M+) and induce ionic permeability in artificial and biological membranes has been described in a number of papers [ 1,2]. The complexes were found to be equimolar in both solutions and in the crystalline state; by analogy with valinomycin and the nactins the role of the M+ carriers across the membrane was ascribed to them [3,49. In the present paper evidence is produced showing that an important part in the functioning of this group of ionophores is played by complexes with 2: 1 and 3:2 macrocycle:cation ratios.
    

   ID:141
9. Ovchinnikov Yu.A., Shemyakin M.M., Ivanov V.T., Antonov V.K., Vinogradova E.I., Shkrob A.M., Malenkov G.G., Evstratov A.V., Laine I.A., Melnik E.I., Ryabova I.D. (1969). Cyclodepsipeptides as chemical tool for studying ionic transport through membranes. J. Membr. Biol. 1, 402–403 [+]

   Изучены химия валиномицина, энниатинов и родственных мембраноактивных депсипептидных антибиотиков, осуществляющих проникновение ионов щелочных металлов через биологические мембраны, корреляция их антимикробной активности и катион-связывающей способности и конформационные свойства депсипептидов, определяющие связывание их с катионами и мембранную активность. Предполагается, что принципы конформационно-зависимых ион-дипольных взаимодействий могут составлять основу функционирования систем, осущетсвляющих ионную проводимость биологических мембран.

   ID:142
10. Ovchinnikov Yu.A., Shemyakin M.M., Kiryushkin A.A., Kozhevnikova I.V. (1965). Synthesis of peptides in solution on polymeric support: 1. Synthesis of glycylglycyl-L-leucylglycine. Tetrahedron Lett. 27, 2323–2327 ID:138

Иванов Вадим Тихонович

• Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10 — На карте
• ИБХ РАН, корп. 51, комн. 454
• Тел.: +7(495)330-56-92
• Эл. почта: ivavt@ibch.ru

• Факс: +7 (495) 330-59-62