Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України

ЛАБОРАТОРІЯ 6.1

Спеціалізована
Вчена Рада

Конференції

Контакти

 

Відділ медико-біологічних досліджень

Метелиця Лариса Олексіївна, кандидат біологічних наук

Основні наукові напрями:
- вивчення найбільш загальних закономірностей впливу ксенобіотиків на живу клітину з використанням надмолекулярних та клітинних моделей;
- моделювання та прогнозування біологічної активності та фізико-хімічних властивостей сполук із застосуванням методів хемоінформатики;

Досягнення відділу
За час існування відділу опубліковано більше 200 наукових статей, одна монографія, присвячена хімії біорегуляторних процесів, отримано 5 авторських свідоцтв і патентів України, захищено 14 кандидатських дисертацій.

Виконувані дослідження:
Для пошуку найбільш загальних закономірностей впливу ксенобіотиків на живу клітину ми проводимо такі дослідження:

Дослідження, що проводяться із застосуванням методів хемоінформатики:

  • Виявлення кількісних співвідношень структура-активність (QSAR, QSPR). Прогнозування фізико-хімічних властивостей і біологічної активності речовин, виходячи з наявних параметрів (топологічних індексів тощо). Добір ознак, що найбільше впливають на прояв заданого виду активності.
  • Прогнозування біологічної активності та ADMET- властивостей сполук, виходячи з їхньої просторової структури (3D- QSAR).
  • Дослідження ліганд-рецепторних комплексів. Методи СoMFA (Comparative Field Analysis), MFA (Molecular Field Analysis) , PLS (Partial Least Squares) , генетичні алгоритми, методи докінгу (QXP/Flo, AutoDock) та молекулярної динаміки (Gromacs).
  • Розробка програм для аналізу хімічних сполук (побудова структурних моделей і розрахунок параметрів молекул, пошук взаємозв'язків між структурою і різними видами активності сполук) з використанням сучасних інтернет-технологій (участь в міжнародних проектах Virtual Computational Chemistry Laboratory - http:/www.vcclab.org, Online Chemical Database with Modeling Environment - http://qspr.eu/)
  • Аналіз спектральних даних. Ідентифікація сполук на основі спектральних даних. Розкладання спектрів суміші на спектри індивідуальних компонентів з використанням методів штучних нейронних мереж (ШНМ).
  • Моделювання інгібіторів протеаз (відповідно до відомої структури ферментів).

У відділі проводиться оцінка та обґрунтування застосування певних видів біологічної активності для первинного скринінгу сполук:

Оцінка впливу на гуморальну ланку імунної системи

  • Реакція прямої і непрямої гемаглютинації
  • Визначення кількості антитілоутворюючих клітин селезінки
  • Реакція прямого і непрямого розеткоутворення

Оцінка впливу на клітинну ланку імунної системи

  • Реакція гіперчутливості уповільненого і негайного типів
  • Реакція бласттрансформації лімфоцитів селезінки
  • Міграційна активність макрофагів

Оцінка впливу на показники неспецифічної резистентності організму

  • Активність лізоциму
  • Фагоцитарна активність нейтрофільних лейкоцитів
  • Спонтанна і стимульована рухомість нейтрофільних лейкоцитів
  • Визначення комплементу

Диско-дифузійний метод визначення чутливості мікроорганізмів до антибактеріальних препаратів

Вивчення впливу ФАР на фізико-хімічні параметри ленгмюрівських мономолекулярних плівок

Також виконуються такі дослідження:

Вивчення впливу фізичних факторів (зокрема - ультразвуку) на імунну систему

Розробка, синтез та дослідження біологічних властивостей пептидів, пептидоміметиків

Синтез у розчині пептидів та пептидоміметиків

Дослідження стаціонарної кінетики ферментів

Створення афінних сорбентів

 

Впровадження результатів досліджень:

Результати проведених фундаментальних досліджень застосовуються для розв'язання деяких важливих прикладних задач.

У відділі розроблений комплекс фізико-хімічних та біофізичних методів, що включає лазерну комбінаційну спектроскопію та акустичну релаксацію біомакромолекул, технологію ленгмюрівських мономолекулярних плівок тощо, який дозволяє з високою чутливістю реєструвати вплив малих доз іонізуючого випромінювання на біологічні об'єкти. Попередні дослідження показали можливість використання модельних функціональних реакцій білків (альбумін) та клітин (лейкоцити) крові для розробки нових чутливих методів індикації радіаційного забруднення.

Результати роботи дозволять створити метод визначення наднизьких рівнів радіаційного забруднення матеріалів та об'єктів навколишнього середовища, що значно підвищить інформативність та чутливість радіаційного моніторингу та контролю якості дезактиваційних робіт.
Дослідження, проведені у відділі, показали, що при певному способі впливу деякі сполуки спричиняють утворення в організмі експериментальних тварин чинника білкової природи, який дуже ефективно стимулює процеси кровотворення, гуморальний і клітинний імунітет. Цей чинник виявився дуже ефективним при введенні інтактним тваринам суцільної сироватки або тканинних екстрактів заздалегідь оброблених тварин, в дослідах in vitro на клітинах крові і селезінки, на мишах з карциномою Льюіса, на фоні опромінення щурів летальними дозами іонізуючого випромінювання, а також при введенні високих доз алкілюючих хіміопрепаратів.

У перспективі ці роботи можуть привести до створення препарату для стимулювання процесів кровотворення, а також гуморального і клітинного імунітету. Препарат може якісно підвищити ефективність терапії захворювань, що важко піддаються лікуванню звичайними методами: злоякісних пухлин, тяжких імунодефіцитів, хронічних інфекцій, патології кровотворення, уражень іонізуючим випромінюванням.

Останні найбільш важливі публікації:

  • Sushko I., Novotarskyi S., Korner R., Pandey A.K., Kovalishyn V.V., Prokopenko V.V., Tetko I.V. Applicability domain for in silico models to achieve accuracy of experimental measurements // J. Chemometrics. - 2010.
  • Поярков А. А., Тимошок Н. А., Спивак Н. Я., Пояркова С. А. Ингибиторы тромбина, обладающие антибактериальной активностью // Украинский Биохимический Журнал. - 2010. - Т. 82, № 3. С. 123-129.
  • Tetko I.V., Poda G.I., Ostermann C., Mannhold R. Accurate in silico logP Predictions: One Can't Embrace the Unembraceable // QSAR Comb. Sci. - 2009. - V. 28, N 8. - P. 845-849.
  • Mannhold R., Poda G.I., Ostermann C., Tetko I.V. Calculation of Molecular Lipophilicity: State of the Art and Comparison of Methods // J. Pharm. Sci. - 2009. - V. 98, N 3. - P. 861-893.
  • Метелиця Л.О., Чарочкіна Л.П., Могилевич С.Є., Броварець В.С., Драч Б.С. Імуномодулюючі властивості нових фенілсульфонільних похідних піримідинових та піразоло[1,5-а]піримідинових основ // ЖОФАХ. - 2008. - Т. 5, вип. 3(19). - С. 47-50.
  • Tetko I.V. Internet in Drug Design and Discovery // The Open Applied Informatics Journal -2008. - V. 2. - P. 18-21.
  • Zhu H., Tropsha A., Fourches D., Varnek A., Papa E., Gramatica P., ?berg T., Dao P., Cherkasov A., Tetko I.V. Combinational QSAR Modeling of Chemical Toxicants Tested against Tetrahymena pyriformis // J. Chem. Inf. Model. - 2008. - V. 48, N 4. - P. 766-784.
  • Kovalishyn V. V., Kholodovych V., Tetko I.V., Welsh W.J. Volume learning algorithm significantly improved PLS model for predicting the estrogenic activity of xenoestrogens // Journal of Molecular Graphics and Modelling. - 2007.- V. 26.- P. 591-594.
  • Ковалишин В.В., Холодович В.В., Метелица Л.А., Чарочкина Л.Л., Могилевич С.Е. Использование искусственных нейронных сетей для прогнозирования способности новых химических соединений индуцировать появление иммуностимулирующей активности в сыворотке крови мышей // Журнал орг. фарм. Хімії. - 2007. - Т. 5, вип. 4(20). - C. 75-79.
  • Emmersen J., Rudd S., Mewes H.W., Tetko I.V. Separation of sequences from host-pathogen interface using triplet nucleotide frequencies // Fungal Genet. Biol. - 2007.- V.44.- P. 231-241.
  • Varnek A., Kireeva N., Tetko I.V., Baskin I.I., Solov'ev V.P. Exhaustive QSPR Studies of a Large Diverse Set of Ionic Liquids: How Accurately Can We Predict Melting Points? // J. Chem. Inf. Model. - 2007. - V.47. - P. 1111-1122.
  • Cuomo C.A., Guldener U., Xu J.R., Trail F., Turgeon B.G., Di Pietro A., Walton J.D., Ma L.J., Baker S.E., Rep M., Adam G., Antoniw J., Baldwin T., Calvo S., Chang Y.L., Decaprio D., Gale L.R., Gnerre S., Goswami R.S., Hammond-Kosack K., Harris L.J., Hilburn K., Kennell J.C., Kroken S., Magnuson J.K., Mannhaupt G., Mauceli E., Mewes H.W., Mitterbauer R., Muehlbauer G., Munsterkotter M., Nelson D., O'Donnell K., Ouellet T., Qi W., Quesneville H., Roncero M.I., Seong K.Y., Tetko I.V., Urban M., Waalwijk C., Ward T.J., Yao J., Birren B.W., Kistler H.C. The Fusarium graminearum genome reveals a link between localized polymorphism and pathogen specialization // Science.- 2007.- V. 317.- P. 1400-1402.
  • Agirbas H., Guner S., Budak F., Keceli S., Kandemirli F., Shvets N., Kovalishyn V., Dimoglo A. Synthesis and structure-antibacterial activity relationship investigation of isomeric 2,3,5-substituted perhydropyrrolo [3,4-d]isoxazole-4,6-diones // Bioorganic & Medicinal Chemistry.- 2007.- V.15.- P. 2322-2333.
  • Karal N., Gursoy A., Kandemirli F., Shvets N., Kaynak F. B., Ozbey S., Kovalishyn V., Dimoglo A. Synthesis and structure-antituberculosis activity relationship of 1H-indole-2,3-dione derivatives // Bioorganic & Medicinal Chemistry.- 2007.- V.15.- P. 5888-5904.
  • Kandemirli F., Kovalishyn V., Giray S. Electron-Topological Method of the Non-Nucleoside HIV-1 RT Inhibitors Study: Structure - Activity Relationships // Current HIV Research.- 2007.- V. 5, №5.- Р. 449-458.
  • Ляхов О.М., Прокопенко В.В., Прокопенко Р.А., Могилевич С.Є. Особливості взаємодії модуляторів аденілатциклазної та поліфосфоінозитидної сигнальних систем клітини з ліпідними ленгмюрівськими моношарами // Український біохімічний журнал. - 2006.- V. 78, № 6.- C. 64-69.
  • Lloyd R. Snyder, Loren Wrisley, Sergey Galushko, Vsevolod Tanchuk, Irina Shishkina, Oleg Pylypchenko, Wolf-Dieter Beinert, Michael Pfeffer Computer-Aided Optimization Chapter 4 (p 565-623) in HPLC Made to Measure Editor(s): Dr. Stavros Kromidas Copyright © 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
    Tetko, I. V.; Gasteiger, J.; Todeschini, R.; Mauri, A.; Livingstone, D.; Ertl, P.; Palyulin, V. A.; Radchenko, E. V.; Zefirov, N. S.; Makarenko, A. S.; Tanchuk, V. Y.; Prokopenko, V. V. Virtual computational chemistry laboratory - design and description J. Comput. Aid. Mol. Des. - 2005. - V. 19. - P. 453-463.
  • Kovalishyn V.V., Tetko I.V. Application of the Volume Learning Algorithm Artificial Neural Networks for Recognition of the Type of Interaction between Neurons from their Cross-Correlation Histograms // System Research & Information Technologies.- 2005. - V. 3.- P. 48-56.
  • Antonov A.V., Tetko I.V., Prokopenko V.V., Kosykh D., Mewes H.W. Web portal for classification of expression data using maximal margin linear programming // Bioinformatics.-2004. - V. 20, N 17. - P3284-3286.

Контактна інформація:

Адреса: вул. Мурманська, 1, м. Київ - 94, МСП - 660, 02660
Телефон/факс: тел. 573 25 92, факс 573 25 52
E-mail: prokopenkov@bpci.kiev.ua