PL199984B1 - Zastosowanie L-karnityny jako czynnika stabilizującego białka - Google Patents
Zastosowanie L-karnityny jako czynnika stabilizującego białkaInfo
- Publication number
- PL199984B1 PL199984B1 PL367204A PL36720400A PL199984B1 PL 199984 B1 PL199984 B1 PL 199984B1 PL 367204 A PL367204 A PL 367204A PL 36720400 A PL36720400 A PL 36720400A PL 199984 B1 PL199984 B1 PL 199984B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- carnitine
- crystallin
- lenses
- lens
- proteins
- Prior art date
Links
- PHIQHXFUZVPYII-ZCFIWIBFSA-N (R)-carnitine Chemical compound C[N+](C)(C)C[C@H](O)CC([O-])=O PHIQHXFUZVPYII-ZCFIWIBFSA-N 0.000 title claims abstract description 58
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 title description 45
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title description 45
- 229960001518 levocarnitine Drugs 0.000 title 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 title 1
- 108010007908 alpha-Crystallins Proteins 0.000 claims abstract description 46
- 102000007362 alpha-Crystallins Human genes 0.000 claims abstract description 42
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 17
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N glutathione Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(=O)N[C@@H](CS)C(=O)NCC(O)=O RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N 0.000 description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 18
- 208000002177 Cataract Diseases 0.000 description 17
- 108010006519 Molecular Chaperones Proteins 0.000 description 14
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 14
- 229960003180 glutathione Drugs 0.000 description 13
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 13
- 102000014824 Crystallins Human genes 0.000 description 12
- 108010064003 Crystallins Proteins 0.000 description 12
- 102000005431 Molecular Chaperones Human genes 0.000 description 11
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 11
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 11
- 102100039289 Glial fibrillary acidic protein Human genes 0.000 description 10
- 101710193519 Glial fibrillary acidic protein Proteins 0.000 description 10
- 210000005046 glial fibrillary acidic protein Anatomy 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 9
- 102000003855 L-lactate dehydrogenase Human genes 0.000 description 8
- 108700023483 L-lactate dehydrogenases Proteins 0.000 description 8
- QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N L-tryptophane Chemical compound C1=CC=C2C(C[C@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N 0.000 description 8
- QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N Tryptophan Natural products C1=CC=C2C(CC(N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 8
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 8
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 7
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 7
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 7
- 230000036252 glycation Effects 0.000 description 7
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 6
- 230000012846 protein folding Effects 0.000 description 6
- 230000029983 protein stabilization Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 6
- BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N Aspirin Chemical compound CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(O)=O BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RDHQFKQIGNGIED-MRVPVSSYSA-N O-acetyl-L-carnitine Chemical compound CC(=O)O[C@H](CC([O-])=O)C[N+](C)(C)C RDHQFKQIGNGIED-MRVPVSSYSA-N 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 229960001138 acetylsalicylic acid Drugs 0.000 description 5
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 5
- 229960004203 carnitine Drugs 0.000 description 5
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 5
- 230000036542 oxidative stress Effects 0.000 description 5
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000021736 acetylation Effects 0.000 description 4
- 238000006640 acetylation reaction Methods 0.000 description 4
- 108010051585 alpha-Crystallin B Chain Proteins 0.000 description 4
- 102000013640 alpha-Crystallin B Chain Human genes 0.000 description 4
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 4
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N β‐Mercaptoethanol Chemical compound OCCS DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229960001009 acetylcarnitine Drugs 0.000 description 3
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 description 3
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 3
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 3
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 3
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- -1 muconate Chemical compound 0.000 description 3
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 3
- 230000004481 post-translational protein modification Effects 0.000 description 3
- 230000004845 protein aggregation Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 3
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- 108010024636 Glutathione Proteins 0.000 description 2
- WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N Haematoxylin Chemical compound C12=CC(O)=C(O)C=C2CC2(O)C1C1=CC=C(O)C(O)=C1OC2 WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- SEQKRHFRPICQDD-UHFFFAOYSA-N N-tris(hydroxymethyl)methylglycine Chemical compound OCC(CO)(CO)[NH2+]CC([O-])=O SEQKRHFRPICQDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000012902 Nervous system disease Diseases 0.000 description 2
- 208000025966 Neurological disease Diseases 0.000 description 2
- RDHQFKQIGNGIED-QMMMGPOBSA-N O-acetyl-D-carnitine Chemical compound CC(=O)O[C@@H](CC([O-])=O)C[N+](C)(C)C RDHQFKQIGNGIED-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 2
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000008063 Small Heat-Shock Proteins Human genes 0.000 description 2
- PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N Sodium azide Chemical compound [Na+].[N-]=[N+]=[N-] PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000007997 Tricine buffer Substances 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000397 acetylating effect Effects 0.000 description 2
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000003732 agents acting on the eye Substances 0.000 description 2
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 2
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 2
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 229940009098 aspartate Drugs 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 102000005735 beta-Crystallins Human genes 0.000 description 2
- 108010070654 beta-Crystallins Proteins 0.000 description 2
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000001876 chaperonelike Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229930182817 methionine Natural products 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 201000006417 multiple sclerosis Diseases 0.000 description 2
- 229940023490 ophthalmic product Drugs 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004153 renaturation Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 108091052270 small heat shock protein (HSP20) family Proteins 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 2
- 229940095064 tartrate Drugs 0.000 description 2
- XOAAWQZATWQOTB-UHFFFAOYSA-N taurine Chemical compound NCCS(O)(=O)=O XOAAWQZATWQOTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001262 western blot Methods 0.000 description 2
- JDIIGWSSTNUWGK-UHFFFAOYSA-N 1h-imidazol-3-ium;chloride Chemical compound [Cl-].[NH2+]1C=CN=C1 JDIIGWSSTNUWGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid Chemical compound OCC[NH+]1CCN(CCS([O-])(=O)=O)CC1 JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HPGXYQZKIMWRAM-UHFFFAOYSA-N 4-ethylmorpholin-4-ium;acetate Chemical compound CC(O)=O.CCN1CCOCC1 HPGXYQZKIMWRAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000007469 Actins Human genes 0.000 description 1
- 108010085238 Actins Proteins 0.000 description 1
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- 102000004400 Aminopeptidases Human genes 0.000 description 1
- 108090000915 Aminopeptidases Proteins 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 102000000496 Carboxypeptidases A Human genes 0.000 description 1
- 108010080937 Carboxypeptidases A Proteins 0.000 description 1
- 206010007749 Cataract diabetic Diseases 0.000 description 1
- 102000005572 Cathepsin A Human genes 0.000 description 1
- 108010059081 Cathepsin A Proteins 0.000 description 1
- 101710163595 Chaperone protein DnaK Proteins 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 102000029816 Collagenase Human genes 0.000 description 1
- 108060005980 Collagenase Proteins 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000858 Cyclodextrin Polymers 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010063907 Glutathione Reductase Proteins 0.000 description 1
- 239000007995 HEPES buffer Substances 0.000 description 1
- 101710178376 Heat shock 70 kDa protein Proteins 0.000 description 1
- 101710152018 Heat shock cognate 70 kDa protein Proteins 0.000 description 1
- 102000002812 Heat-Shock Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010004889 Heat-Shock Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000004218 Insulin-Like Growth Factor I Human genes 0.000 description 1
- 108090000723 Insulin-Like Growth Factor I Proteins 0.000 description 1
- YQEZLKZALYSWHR-UHFFFAOYSA-N Ketamine Chemical compound C=1C=CC=C(Cl)C=1C1(NC)CCCCC1=O YQEZLKZALYSWHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N L-methionine Chemical compound CSCC[C@H](N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- QEFRNWWLZKMPFJ-ZXPFJRLXSA-N L-methionine (R)-S-oxide Chemical compound C[S@@](=O)CC[C@H]([NH3+])C([O-])=O QEFRNWWLZKMPFJ-ZXPFJRLXSA-N 0.000 description 1
- QEFRNWWLZKMPFJ-UHFFFAOYSA-N L-methionine sulphoxide Natural products CS(=O)CCC(N)C(O)=O QEFRNWWLZKMPFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GDBQQVLCIARPGH-UHFFFAOYSA-N Leupeptin Natural products CC(C)CC(NC(C)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(C=O)CCCN=C(N)N GDBQQVLCIARPGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N Methanesulfonic acid Chemical compound CS(O)(=O)=O AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000022873 Ocular disease Diseases 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 102000016387 Pancreatic elastase Human genes 0.000 description 1
- 108010067372 Pancreatic elastase Proteins 0.000 description 1
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 1
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 1
- 230000021839 RNA stabilization Effects 0.000 description 1
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 1
- 239000012506 Sephacryl® Substances 0.000 description 1
- 101710172711 Structural protein Proteins 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- UZMAPBJVXOGOFT-UHFFFAOYSA-N Syringetin Natural products COC1=C(O)C(OC)=CC(C2=C(C(=O)C3=C(O)C=C(O)C=C3O2)O)=C1 UZMAPBJVXOGOFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-M Trifluoroacetate Chemical compound [O-]C(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XJLXINKUBYWONI-DQQFMEOOSA-N [[(2r,3r,4r,5r)-5-(6-aminopurin-9-yl)-3-hydroxy-4-phosphonooxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl] [(2s,3r,4s,5s)-5-(3-carbamoylpyridin-1-ium-1-yl)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]methyl phosphate Chemical compound NC(=O)C1=CC=C[N+]([C@@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@H](COP([O-])(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]3[C@H]([C@@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](O3)N3C4=NC=NC(N)=C4N=C3)O)O2)O)=C1 XJLXINKUBYWONI-DQQFMEOOSA-N 0.000 description 1
- 230000001594 aberrant effect Effects 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 108010055905 alpha-Crystallin A Chain Proteins 0.000 description 1
- AWUCVROLDVIAJX-UHFFFAOYSA-N alpha-glycerophosphate Natural products OCC(O)COP(O)(O)=O AWUCVROLDVIAJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 230000000890 antigenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000003376 axonal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229960000686 benzalkonium chloride Drugs 0.000 description 1
- CADWTSSKOVRVJC-UHFFFAOYSA-N benzyl(dimethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[NH+](C)CC1=CC=CC=C1 CADWTSSKOVRVJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 238000012742 biochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 230000008236 biological pathway Effects 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 229940022399 cancer vaccine Drugs 0.000 description 1
- 238000009566 cancer vaccine Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 230000021235 carbamoylation Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010001 cellular homeostasis Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 229940097362 cyclodextrins Drugs 0.000 description 1
- 210000000805 cytoplasm Anatomy 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 201000007025 diabetic cataract Diseases 0.000 description 1
- KCFYHBSOLOXZIF-UHFFFAOYSA-N dihydrochrysin Natural products COC1=C(O)C(OC)=CC(C2OC3=CC(O)=CC(O)=C3C(=O)C2)=C1 KCFYHBSOLOXZIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- VHJLVAABSRFDPM-QWWZWVQMSA-N dithiothreitol Chemical compound SC[C@@H](O)[C@H](O)CS VHJLVAABSRFDPM-QWWZWVQMSA-N 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 230000006862 enzymatic digestion Effects 0.000 description 1
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 1
- YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N eosin Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C(O)=C(Br)C=C21 YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002481 ethanol extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000011536 extraction buffer Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000834 fixative Substances 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000003505 heat denaturation Methods 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 230000028993 immune response Effects 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 230000005847 immunogenicity Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 1
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010829 isocratic elution Methods 0.000 description 1
- 230000034626 isopeptide cross-linking Effects 0.000 description 1
- 239000000644 isotonic solution Substances 0.000 description 1
- 229960003299 ketamine Drugs 0.000 description 1
- GDBQQVLCIARPGH-ULQDDVLXSA-N leupeptin Chemical compound CC(C)C[C@H](NC(C)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](C=O)CCCN=C(N)N GDBQQVLCIARPGH-ULQDDVLXSA-N 0.000 description 1
- 108010052968 leupeptin Proteins 0.000 description 1
- 230000037356 lipid metabolism Effects 0.000 description 1
- 150000004668 long chain fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000003588 lysine group Chemical group [H]N([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(N([H])[H])C(*)=O 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 231100000783 metal toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 125000001360 methionine group Chemical group N[C@@H](CCSC)C(=O)* 0.000 description 1
- 229940111688 monobasic potassium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229930027945 nicotinamide-adenine dinucleotide Natural products 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- PXQPEWDEAKTCGB-UHFFFAOYSA-N orotic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(=O)NC(=O)N1 PXQPEWDEAKTCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000489 osmium tetroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008723 osmotic stress Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 238000007911 parenteral administration Methods 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 239000008194 pharmaceutical composition Substances 0.000 description 1
- 230000009894 physiological stress Effects 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ASHGTUMKRVIOLH-UHFFFAOYSA-L potassium;sodium;hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[K+].OP([O-])([O-])=O ASHGTUMKRVIOLH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000751 protein extraction Methods 0.000 description 1
- 230000020978 protein processing Effects 0.000 description 1
- 230000030788 protein refolding Effects 0.000 description 1
- 230000017854 proteolysis Effects 0.000 description 1
- 229940024999 proteolytic enzymes for treatment of wounds and ulcers Drugs 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008263 repair mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- AWUCVROLDVIAJX-GSVOUGTGSA-N sn-glycerol 3-phosphate Chemical compound OC[C@@H](O)COP(O)(O)=O AWUCVROLDVIAJX-GSVOUGTGSA-N 0.000 description 1
- IHQKEDIOMGYHEB-UHFFFAOYSA-M sodium dimethylarsinate Chemical compound [Na+].C[As](C)([O-])=O IHQKEDIOMGYHEB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002415 sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 210000000278 spinal cord Anatomy 0.000 description 1
- 238000012453 sprague-dawley rat model Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229960003080 taurine Drugs 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229940066528 trichloroacetate Drugs 0.000 description 1
- YNJBWRMUSHSURL-UHFFFAOYSA-N trichloroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(Cl)(Cl)Cl YNJBWRMUSHSURL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 229960005486 vaccine Drugs 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- 238000000196 viscometry Methods 0.000 description 1
- BPICBUSOMSTKRF-UHFFFAOYSA-N xylazine Chemical compound CC1=CC=CC(C)=C1NC1=NCCCS1 BPICBUSOMSTKRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001600 xylazine Drugs 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/435—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
- C07K14/46—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates
- C07K14/47—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates from mammals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
- A61K31/13—Amines
- A61K31/14—Quaternary ammonium compounds, e.g. edrophonium, choline
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
- A61K31/185—Acids; Anhydrides, halides or salts thereof, e.g. sulfur acids, imidic, hydrazonic or hydroximic acids
- A61K31/205—Amine addition salts of organic acids; Inner quaternary ammonium salts, e.g. betaine, carnitine
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P27/00—Drugs for disorders of the senses
- A61P27/02—Ophthalmic agents
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
Wynalazek dotyczy wykorzystania L-karnityny lub jej soli do stabilizowania aktywno sci zmodyfi- kowanego bia lka opieku nczego a-krystaliny, zw laszcza jej odmian alfaA-krystaliny i alfaB-krystaliny. PL PL PL PL PL PL PL PL
Description
Opis wynalazku
Niniejszy wynalazek dotyczy dziedziny techniki związanej ze stabilizacją białek, w szczególności, aspektów terapeutycznych stabilizacji białek.
Stan techniki
Częstym problemem pojawiającym się w produkcji białek i polipeptydów, czy to drogą ekstrakcji czy też biotechnologicznych technik rekombinacji, jest utrzymanie prawidłowego pofałdowania białka, pozwalającego na zachowanie pożądanej dla niego aktywności.
Brak pofałdowania lub nieprawidłowy przebieg tego procesu, lub też inne modyfikacje zachodzące podczas fałdowania, mogą być spowodowane technicznymi manipulacjami lub ogólnym systemem procesowania podczas otrzymywania białek.
Innym problemem w obróbce materiału białkowego jest agregacja białek.
W dziedzinie dostępnych jest wiele roztworów. Pewne z nich mają szczególny charakter chemiczny, co oznacza, że stosowane są odczynniki chemiczne, takie jak, na przykład szczególne mieszaniny soli, również w roztworach buforowych.
W US 5,728,804, w wynikach badań Corporation Technologies ujawniono sposób renaturacji białka z użyciem nie zawierających detergentu cyklodekstryn. W US 5,563,057 według Wisconsin Alumni Research Foundation, omówiono zastosowanie pewnych detergentów w ponownym fałdowaniu nieprawidłowo pofałdowanych enzymów.
W US 5,874,075 według Amgen, ujawniono kompleksy białkowo-fosfolipidowe, użyteczne w stabilizowaniu białek w sytuacji indukowanej termicznie agregacji, denaturacji i utraty aktywności.
W US 5,756,672 według Genetech, opisano kompozycję obejmującą polipeptyd zawarty w określonym buforze. Wspomniany bufor jest odpowiedni do uzyskania ponownego fałdowania nieprawidłowo pofałdowanych polipeptydów. Szczególne rozwiązanie dotyczy źle pofałdowanego insulino-podobnego czynnika wzrostu-I.
Wspomniane powyżej sposoby mogą być korzystne ze względu na łatwo dostępne odczynniki, lecz mogą być korzystniejsze w przypadku zastosowania pewnych odczynników, na przykład miedzi lub soli manganu (US 5,756,672).
Ponowne pofałdowanie uzyskiwane jest również za pomocą technik chromatograficznych, patrz Altamirano MM. i wsp., Nat.Biotechnol.1999 Feb; 17(2): 187-91.
Odkrycie białek opiekuńczych otworzyło nowe możliwości w technologii obróbki białek.
Białka opiekuńcze, zwane również białkami szoku cieplnego lub HSP; są naturalnymi białkami pełniącymi rolę biologiczną podczas procesu fałdowania białek. Obszerna praca przeglądowa na ten temat dostępna jest na stronach http://www.ermm.cbcu.cam.ac.uk/000021015h.htm według Julia C.Ranford, Anthony R.M.Coates i Brian Handerson.
Z technicznego punktu widzenia, białka opiekuńcze są intensywnie badane pod kątem rozwiązania wspomnianego wyżej problemu stabilizacji i ponownego pofałdowania białek.
Badania te doprowadziły do odkrycia nowych białek opiekuńczych i zastosowania ich w stabilizacji białek, patrz, na przykład US 5,428,131, według Yale University. W celu uzyskania pełnego obrazu białek opiekuńczych, odpowiednich do rozwiązania problemu technicznego związanego z niniejszym wynalazkiem, patrz, na przykład, US 5,688,651, według RAMOT University; US 5,646,249, według U.S.Health Department; US 5,561,221 według Nippon Oil Company Limited, WO 00/20606, według Reiman i Schirmbeck, JP 11266865, według Kaiyo Bioptechnology Kenkyusho KK, WO 99/40435, według Netzer; JP 10327869, według Kaiyo Bioptechnology Kenkyusho KK, WO 00/717223, według Roche Diagnostics; WO 00/55183 i WO 99/05163, według Medical Research Council.
Białka opiekuńcze są użytecznymi narzędziami w stabilizacji i ponownym fałdowaniu białek, lecz z ich zastosowaniem wiążą się pewne niedogodności. Ze względu na to, że są białkami, wykazują skłonność do zmian, takich jak zmiany spowodowane czynnikami termicznymi, i w związku z tym wymagają zastosowania pewnych czynników ochronnych.
W dziedzinie techniki stabilizacji białek, problem ten jest również bardzo istotny w procesie otrzymywania szczepionek HSP przeciwko rakowi. Odnotowano, że immunogenność danego antygenu staje się bardziej wydajna, gdy jest on prezentowany komórkom układu odpornościowego w kompleksie z HSP (Requena JM i wsp., Ars-Pharm 1997, 38 (2-3):191-208; Castellino F. i wsp., J. Exp Med 2000, 191 (11):1957-1964). Szczególnie, odpowiedź immunologiczna na obecność komórek rakowych ulega wzmocnieniu przy użyciu HSP (tj., HSP70 lub gp96), połączonych z peptydem antyPL 199 984 B1 gennym (technika „specyficznego antygennego fingerprintu), przy czym oba składniki pochodzą z komórek rakowych pacjenta (Yedavelli Spet i wsp. Int J Mol Med 1999, 4(3):243-248). W związku z powyższym, bardzo istotne jest uzyskanie stabilnego i/lub dobrze utrwalonego białka HSP, odpowiedniego do szczepionek przeciwko rakowi.
Co ciekawe, pewne białka opiekuńcze, takie jak białka soczewki oka - alfa-krystaliny, należą do rodziny małych białek szoku cieplnego (sHSP). Wykazano, że sHSP biorą udział w wielu różnych procesach, od stabilizacji RNA do inhibicji elastazy i oddziaływania ze strukturami podporowymi komórki.
Alfa-krystalina zlokalizowana jest głównie w soczewce, natomiast w innych tkankach występuje na bardzo niskim poziomie. Alfa-B-krystalina występuje powszechnie w całym organizmie (Haley DA i wsp., J. Mol Biol 1998, 277:27-35). Biologiczną rolę alfa-B-krystaliny odzwierciedla jej wysoki poziom w niedokrwionym sercu i w mózgu pacjentów ze stwardnieniem rozsianym, chorobą Alzheimer'a i innymi chorobami neurologicznymi. Zgodnie z zaklasyfikowaniem alfa-B-krystaliny do rodziny HSP, wykazano, że ekspresja tego białka indukowana jest przez różnorodne stresy fizjologiczne, włączając uderzenie, stres osmotyczny i toksyczność metali. Biologiczną rolę alfa-A-krystaliny w soczewce podkreśla natomiast, wywołane jej działaniem, skuteczne zahamowanie niekontrolowanej agregacji zniszczonych białek.
Jak wynika z powyższych przykładów, w medycynie, proces stabilizacji białek opiekuńczych, czy do ich zastosowania, czy do stabilizowania nimi stanów patologicznych, podczas których ulegają zmianom, odgrywa bardzo istotną rolę.
Streszczenie wynalazku
Odkryto, że L-karnityna wywiera zadziwiający efekt w procesie stabilizacji białek. W szczególnie korzystnym aspekcie medycznym, L-karnityna wykazuje zadziwiający efekt względem ochrony aktywności opiekuńczej. Jej aktywność ochronna przejawia się poprzez wpływ, jaki wywiera na stabilizację aktywności opiekuńczej białek.
Zatem celem niniejszego wynalazku jest zastosowanie L-karnityny lub jej soli do zabezpieczania aktywności zmodyfikowanego białka opiekuńczego α-krystaliny, zwłaszcza jej odmian alfaA-krystaliny i alfaB-krystaliny.
Opis niniejszego wynalazku ujawnia, że L-karnityna stosowana jest w dziedzinie terapeutycznej, do zachowania aktywności zmienionych białek opiekuńczych oraz do otrzymywania leku do leczenia chorób wywołanych zmianami białek opiekuńczych.
W opisie wynalazku zostało także ujawnione, że L-karnityna stosowana jest do otrzymywania leku do leczenia chorób opartych na zmienionej aktywności białka alfa-krystaliny, szczególnie alfaA- i/lub alfa-B-krystaliny. Chorobami, które mogą być leczone są na przykład, niedokrwienie serca i mózgu u chorych na stwardnienie rozsiane, Alzheimer'a i inne choroby neurologiczne. W korzystnej realizacji leczoną chorobą jest choroba oczu, w której α-krystalina jest zmienionym białkiem opiekuńczym. W szczególnym aspekcie, leczoną chorobą jest zaćma, wyłączając zaćmę pochodzenia cukrzycowego.
Opis wynalazku ujawnia również białka, w szczególności białka opiekuńcze, takie jak HSP, stabilizowane za pomocą karnityny.
W opisie ujawniono ponadto zastosowanie L-karnityny lub jaj farmaceutycznie dopuszczalnej soli, do produkcji leku do leczenia zaćmy pochodzenia niecukrzycowego.
Ujawniona została również kompozycja do oczu, obejmująca odpowiednią ilość L-karnityny lub jej farmaceutycznie dopuszczalnej soli. Taka kompozycja do oczu może zawierać dowolnie, inny aktywny składnik, użyteczny w leczeniu zaćmy pochodzenia niecukrzycowego.
Cel niniejszego wynalazku został szczegółowo zilustrowany za pomocą przykładów.
Szczegółowy opis wynalazku
Za farmaceutycznie dopuszczalną sól L-karnityny uważa się jakąkolwiek sól, organiczną i nieorganiczną, odpowiednią do zastosowania w dziedzinie medycyny ludzkiej i weterynarii. W ogólnej dziedzinie stabilizacji białek, może być wykorzystana każda sól, pod warunkiem, że jest ona zgodna ze specyficznym zastosowaniem.
Przykładami dopuszczalnej farmaceutycznie soli L-karnityny są, lecz nie wyłącznie, następujące sole: chlorki, bromki, jodki, asparaginian, kwaśny asparaginian, cytrynian, kwaśny cytrynian, winian, kwaśny winian, fosforan, kwaśny fosforan, fumaran i kwaśny fumaran, glicerofosforan, fosforan glukozy, mleczan, maleinian i kwaśny maleinian, mukonian, orotan, szczawian, kwaśny szczawian, siarczan, kwaśny siarczan, trichlorooctan, trifluorooctan, sulfonian metanu, pamonian i kwaśny pamonian.
PL 199 984 B1
Szczegółowy opis korzystnej realizacji
Soczewka oka jest przezroczystym narządem, składającym się z silnie stężonej i bardzo uporządkowanej matrycy z białek strukturalnych, zwanych „krystalinami, które są prawdopodobnie najdłużej żyjącym białkiem ciała (Wistow, G. i Piatigorsky, J. (1988), Ann.Rev.Biochem., 57, 479-504; Blomendal, H. (1982) Biochem. 12, 1-38; Bettelheim, F.A. (1985) The Ocular Lens. Structure, Function and Pathology (Maisel H. wyd.) str. 265-300, Marcel Dekker, Inc., New York; Tardieu, A. i Delay, M. (1988), Ann.Rev.Biophys. Chem. 17,47-70).
Modyfikacje potranslacyjne krystaliny soczewki, wynikające z procesu starzenia lub choroby, takiej jak cukrzyca, mogą powodować zmiany konformacyjne oraz agregację tych białek i prowadzić do zmatowienia soczewki i powstania zaćmy (Harding, D. (1981), Molecular and Cellular Biology of the Eye Lens (Bloemendal H., wyd.) str. 327-365, John Wiley and Sons, New York). Mimo że mechanizmy powstawania zaćmy nie są do końca poznane, z jej formowaniem u ssaków związane jest utlenianie białek soczewki (Francis, P.J. (1999), Trends in Genetics 15, 191-196).
Soczewka poddana jest najsilniejszemu stresowi związanemu z procesem utleniania ze względu na stałe wystawienie na światło i obecność utleniaczy (Varma, S.D. i wsp. (1984), Curr Eye Res 3, 35-57, Spector, A. (1995), FASEB J. 9, 1173-1182; Taylor, A. i Davies, K.J. (1987), Free Radic Biol Med 3, 371-377; Zigman, S. (1981), Mechanisms of Cataract Fomation in the Human Lens (Ducan G., wyd.) str. 117-149, Academic press, New York; I.Dillon, J. (1985), The Ocular Lens. Structure, function and Pathology, Maisel H. wyd., Marcel Dekker, Inc., New York, 349-366 Zigman, S. (1985), The Ocular Lens. Structure, function and Pathology, (Maisel H. wyd.), str. 301-347, Marcel Dekker, Inc., New York). Modyfikacje oksydacyjne obejmują selektywne utlenianie specyficznych aminokwasów, powodujące zmianę ładunku, degradację białka, powstawanie wiązań poprzecznych między białkami i ich nierozpuszczalność oraz przyrost nietryptofanowej fluorescencji (Spector, A. i Gamer, W.H. (1981), Exp.Eye Res. 33, 673-681 Andley, U.P. (1987), Photochem. Photobiol. 46, 1057-1066 Davies, K.J.A. i wsp. (1987), J.Biol.Chem.262, 9914-9920 Augusteyn, R.C. (1981), Mechanisms of Cataract Formation in the Human Lens (Ducan, G., wyd.) str. 72-115, Academic Press, London Zigler, J.S. Jr i wsp. (1989), Free Radic Biol Med. 7, 499-505). Zgodnie z powyższym, soczewka posiada rozwinięty układ antyoksydacyjny i mechanizmy naprawcze, służące przeciwdziałaniu skutkom działania utleniaczy. Pierwszą linię obrony przeciwko stresowi oksydacyjnemu stanowi wyłapywanie rodników przez antyutleniacze, zmniejszające skutek utleniania. Na przykład, glutation (GSH) i tauryna, obie substancje licznie reprezentowane w tkance soczewki, wykazują efekt ochronny w modelu in vitro zaćmy cukrzycowej (Richard RC i wsp. (1998), Proc Soc Exp Biol Med 217, 3, 97-407 Jones, R.AV. i Hothersall, J.S.(1999), Exp Eye Res. 69, 291-300). Ponadto, α-krystalina, która stanowi do 50% całkowitej masy białkowej soczewki ssaczej, działa jak cząsteczka białka opiekuńczego, zapobiegająca indukowanej ciepłem agregacji licznych białek i wymagana jest do renaturacji zdenaturowanych chemicznie białek (Jones, R.A.V. i Hothersall, J.S. (1999), Exp Eye Res. 69, 291-300). Kluczowym elementem działania α-krystaliny jest jej zdolność do zapobiegania odbiegającej od normy asocjacji białek, poprzez wiązanie z czasowo odsłoniętą hydrofobową powierzchnią białka (van den Ussel P.R. i wsp. (1996), Ophthalmic Res. 28, 39-43). Ponieważ α-krystalina zapobiega agregacji białek in vitro, indukowanej, zarówno promieniowaniem ultrafioletowym, jak i obecnością wolnych rodników (Groenen PJ i wsp. (1994) Eur.J. Biochem. 225, 1-19 Andley, U.P. i wsp. (1998) J.Biol. Chem. 273, 31252-31261; Lee, J.S. i wsp. (1997) J.Protein Chem. 16, 283-289; Kramps, J.A. i wsp. (1978), Biochem Biophys Acta 533, 487-495; Van Kleef, F.S.M. i wsp. (1976), Eur J Biochem 66, 477-483, Smulders, R.H.P.H. i wsp. (1996), J.Biol. Chem. 271, 29060-29066), może również chronić białka soczewki przed zmianami fotooksydacyjnymi in vivo.
W patencie US 5, 037, 851, udzielonym 06.08.1991, z zastrzeżeniem pierwszeństwa z 15.11.1988, w imieniu tego samego, jak w przypadku niniejszego wynalazku, Zgłaszającego, zastrzeżono sposób terapeutyczny leczenia zaćmy, obejmujący ustne lub pozajelitowe podawanie pacjentowi posiadającemu zaćmę, 1000 do 2000 mg/dzień acetylo-D-karnityny lub równoważnej ilości jednej z jej farmaceutycznie dopuszczalnej soli. Wskazania zawarte w tym patencie ograniczone są do acetylo-D-karnityny.
Wynalazcy wykazali, że w przypadku eksperymentalnej cukrzycy u zwierząt, obniżenie w soczewkach ilości karnityny, cząsteczki powszechnie włączonej w wiele ścieżek biologicznych, jest bardzo ważnym i selekcyjnym etapem, prawdopodobnie związanym z powstawaniem zaćmy (Pessotto P. i wsp. (1997) Exp. Eye Res. 64, 195-201). W niniejszym opisie, ujawniono jak w przypadku cukrzycy przebiega proces utraty L-karnityny w soczewkach, przy zachowaniu istotnie niezmienionego jej poPL 199 984 B1 ziomu w innych tkankach oka. Autorzy podsumowują, że rola L-karnityny w soczewkach pozostaje nadal niejasna, lecz zmniejszenie jej ilości może być związane z pojawieniem się zaćmy. W tym wypadku, zasugerowano zastosowanie acetylo-karnityny w leczeniu farmakologicznym. Można oczekiwać, że podobnie jak aspiryna będzie ona skuteczna w zapobieganiu pojawienia się zaćmy. Powodem pozwalającym oczekiwać pozytywnego efektu działania acetylo-karnityny, w świetle dobrze znanego działania aspiryny, jest to, że oba te związki posiadają właściwości acetylacyjne, które z kolei odpowiadają za ochronę białek soczewki.
Oprócz podstawowej funkcji nośnika długołańcuchowych kwasów tłuszczowych z cytoplazmy do miejsca β-oksydacji, przypuszcza się, że L-karnityna może również odgrywać rolę w utrzymywaniu homeostazy komórki.
Swamy-Mruthinti, S. i Carter, A.L. (1999), Exp Eye Res 69, 109-115 wykazał, że L-karnityna nie ma wpływu na proces glikacji krystalin soczewki in vitro, natomiast acetylo-L-karnityna i kwas acetylosalicylowy obniżają poziom glikacji krystalin. Obserwacje te wyjaśniają, dlaczego poziom L-karnityny w różnych tkankach zwierzęcych nie jest niezmiennie skorelowany z wymaganiami energetycznymi tkanki lub z metabolizmem lipidów. Na przykład, soczewka oka, tkanka nieunaczyniona, której głównym źródłem energii jest glukoza zaabsorbowana z płynu ocznego, posiada wyższe stężenie L-karnityny, niż inne części oka (Pessotto, P. i wsp. (1994) J.Ocul.Pharmacol.10, 643-651).
Zgodnie z powyższym, rozważa się zastosowanie L-karnityny i jej farmaceutycznie dopuszczalnych soli do otrzymywania farmaceutycznej kompozycji do oczu, odpowiedniej do zastosowania terapeutycznego w przypadku zaćmy, w szczególności zaćmy pochodzenia innego, niż cukrzycowego. W praktyce, terapeutycznie skuteczna ilość L-karnityny lub równoważna ilość jednej z jej farmaceutycznie dopuszczalnych soli, podawana jest do oka; dowolnie, kompozycja ta zawiera inny, aktywny składnik użyteczny w leczeniu zaćmy pochodzenia niecukrzycowego.
Korzystnie, kompozycja posiada postać leku płynnego do oczu. Wspomniany lek płynny do oczu stosowany jest w niezbędnym terapeutycznie zakresie, określonym przez specjalistę w dziedzinie i zależy od stanu pacjenta, stopnia zaawansowania choroby i jakiegokolwiek innego czynnika branego pod uwagę przez specjalistę w dziedzinie. Na przykład, może być odpowiednie zastosowanie 2-3 kropli, 3-4 razy dziennie.
Kompozycje leku płynnego do oczu zawierają zwyczajowy, sterylny roztwór izotoniczny. Wybór odpowiedniej zaróbki leży w zakresie możliwości specjalisty w dziedzinie technologii farmaceutycznej. Na przykład, stosuje się zaróbki, takie jak chlorek sodu, wodorofosforan sodu, jednozasadowy fosforan potasu, chlorek benzalkonium i alkohol etylowy. Odpowiednią objętość kompozycji uzyskuje się przez uzupełnienie wodą destylowaną.
P r z y k ł a d
Materiały i metody
Kultury soczewek
Czteromiesięczne szczury Sprague-Dawley znieczulano 5 mg/kg ksylazyny i 65 mg/kg ketaminy i dekapitowano. Natychmiast po tym, wyłuszczano oczy, ekstrahowano i umieszczano w 2 ml zmodyfikowanego podłoża TC-199. Integralność soczewek oceniano poprzez pomiar białka wypłukanego do podłoża po 30-60 min hodowli; odrzucano soczewki uszkodzone. Jedną soczewkę z każdej pary umieszczano w podłożu hodowlanym bez H2O2 i traktowano jako kontrolę. Po 24 godz. hodowli, kontrolne soczewki nie różniły się od świeżo wyłuszczonych soczewek żadnym ocenianym w tych badaniach parametrem. Przeciwstronne soczewki z każdej pary umieszczano w podłożu i po zrównoważeniu w atmosferze 5% CO2 w 37°C, wystawiano na działanie 500 ąM H2O2, przy braku lub w obecności 300 ąl L-karnityny. Po 24 godzinach inkubacji, odnotowywano cechy morfologiczne i zmiany oraz fotografowano soczewki. Inkubowane soczewki przemywano roztworem solanki, umieszczano na filtrze papierowym, ważono, a następnie natychmiast poddawano analizie biochemicznej. W celu określenia wycieku dehydrogenazy mleczanowej (LDH), soczewki inkubowano pojedynczo w różnych podłożach, podłoże codziennie zbierano i analizowano pod kątem LDH.
Ekstrakcja białek soczewki
Odłuszczone soczewki homogenizowano przy użyciu jednorazowych tłuczków, a następnie sonifikowano w buforze ekstrakcyjnym (20 mM HEPES, 0.2 mM EDTA, 0.5 mM ditiotreitolu, 450 mM NaCl, 25% glicerol, 0.5 ąM/ml leupeptyny, 0.5 ąg/ml protyniny, 0.5 mM fluorku fenylometanosulfonylu), w łaźni lodowej. Pobierano równe ilości homogenatu z każdej inkubowanej soczewki do analizy GSH i L-karnityny. Pozostałość wirowano przez 25 minut przy 20,000 x g w celu rozdzielenia płynu znad osadu (supernatantu) od osadu. Osad przemywano 1,0 ml buforu i suszono w atmosferze azotu.
PL 199 984 B1
Frakcję tą określano jako „frakcja nierozpuszczalna w wodzie. Płyn frakcji znad osadu (supernatantu) dwukrotnie dializowano wobec 3 ml 0.025 mol/l buforu fosforanowego, pH 7.4 przez 48 godzin i liofilizowano. Frakcję tą określono jako „frakcję rozpuszczalną w wodzie. Z frakcji „rozpuszczalnej w wodzie i „nierozpuszczalnej w wodzie usuwano lipidy, prowadząc przez 16 godzin wytrząsanie z 3.0 ml mieszaniny chloroform:metanol (2:1), po którym próby wirowano przy 2,000 g przez 5 minut.
Po usunięciu rozpuszczalnika organicznego, pozostałość traktowano 2.0 ml eteru dietylowego, pozostawiano na 5 minut, a następnie wirowano przy 2,000 g przez 5 minut. Osad suszono w atmosferze powietrza i przechowywano w 4°C w eksykatorze.
Otrzymywanie krystalin
Rozpuszczalne w wodzie krystaliny izolowano stosując preparatywną chromatografię żelową (sączenie molekularne) z użyciem Sephacryl S-300-HR, zgodnie z opisem (Smulders, R.H.P.H. i wsp. (1996), J.Biol Chem 271,29060-29066, de Jong i wsp. (1974), Eur J Biochem. 48, 271-276). W skrócie, białko rozpuszczalne nakładano na kolumnę 100 x 1.5 cm i stosowano elucję izokratyczną przy użyciu buforu fosforanowego. Całkowite frakcje z kontrolnych i potraktowanych H2O2 L-karnityną soczewek, zagęszczano stosując ultrafiltrację w aparacie Diaflo a ich stopień czystości sprawdzano w żelu SDS-PAGE, przyrządzonym według Laemmli z użyciem zestawu Bio-Rad Mini-Protean System. Stężenie białka określano za pomocą zestawu do analizy Bradford (Bio-Rad).
Technika Western blotting
Całkowity homogenat z soczewek nakładano na żel w gradiencie 4-20% dodecylosiarczanu sodu (SDS). W elektroforezie zastosowano bufor trycynowy, a następnie próby przeniesiono na membrany z polifluorku winylidenu. Technikę Western blotting wykonano zgodnie z opisem zawartym w literaturze (Kim, S.Y. i wsp. (1995), J Invest Dermatol 104, 211-217). Stężenie przeciwciał wynosiło 5 LS/ml - dla pierwszego przeciwciała (anty-y-glutamylo-e-lizyno-izopeptyd), 0.1 ąg/ml - dla drugiego przeciwciała. Następnie blot wywoływano stosując technikę chemiluminescencji (Pierce, Milan, Italy). W kolejnym etapie, wycinano prążki o wysokim ciężarze cząsteczkowym, wymywano do buforu SDS zawierającego trycynę, SDS usuwano drogą ekstrakcji jonowej (Konigsberg, W.H. i Henderson, L. (1983) Proc Natl Acad Sci, 80, 2467-2471), i próby poddawano analizie składu aminokwasowego.
Ocena sieciowania izopeptydowego w białkach nierozpuszczalnych w wodzie
Białka nierozpuszczalne w wodzie zawieszano w 0.2 M octanie N-etylomorfoliny (pH 8.1). Podwielokrotność (10%) próby zastosowano do określenia ilości białka całkowitego. Próby trawiono dodając bezpośrednio do mieszaniny reakcyjnej w 37°C, kolejno enzymy proteolityczne (kolagenazy, pronazy, aminopeptydazy i karboksypeptydazy A, karboksydazy B i karboksypeptydazy Y), w obecności 0.02% azydku sodu. Po trawieniu enzymatycznym, analizowano dostępne wiązania poprzeczne N-(y-glutamylo)-lizyno izopeptydu stosując technikę HPLC i zliczano na podstawie analizy aminokwasowej (Hohl, D. i wsp. (1991), J.Biol Chem. 266, 6626-6636). W serii kolejnych eksperymentów określano zawartość izopeptydu w soczewkach nie poddanych wcześniejszej ekstrakcji.
Fluorescencja tryptofanowa
Spadek fluorescencji tryptofanowej białek, wskaźnik utleniania tryptofanu, zastosowano jako marker integralności krystaliny. W związku z powyższym, dokonywano pomiaru fluorescencji tryptofanowej w krystalinie soczewek (spektrofotometr Perkin-Elmer 650-40) według uprzednio opisanej metody (Jones, R.H.V. i Hothersall, J.S. (1993), Exp Eye Res 57, 783-790). Długość fali wzbudzającej wynosiła 295 nm, emisję fluorescencji wykrywano przy 330 nm.
Ocena aktywności cząsteczki białka opiekuńczego α-krystaliny z kontrolnych i potraktowanych in vitro soczewek szczurów.
Następujące doświadczenia wykonano istotnie zgodnie z opisem literaturowym (Horwitz, J. (1992) Proc Natl Acad Sci USA, 89, 10449-10453). Aktywność opiekuńczo-podobną α-krystalin z kontrolnych i potraktowanych H2O2±L-karnityną soczewek określano drogą denaturacji cieplnej. Stężenie, dla którego niezmodyfikowany lub zmodyfikowany preparat α-krystaliny wykazywał działanie ochronne wobec pL-krystaliny (zastosowanej jako białko docelowe) przed denaturacją indukowaną ciepłem i przed agregacją, określono jak poniżej: 100 ng lub 200 ng PL-krystaliny w 1.5 ml kuwecie, uzupełnione do końcowej objętości 1 ml 50 mM buforem fosforanowym, pH 7.0. Kuwetę umieszczano w termostatowanej komorze połączonej ze spektrofotometrem UV. Rozproszenie światła, następujące w wyniku denaturacji białka i agregacji, określano na podstawie zmian absorbancji przy 360 nm przez 3,000 s, w 55°C lub przez 1,800 s w 58°C.
Analiza wpływu α-krystalin na powstawanie skupisk włókien i na poziom lepkości
PL 199 984 B1
Do określenia inhibicji powstawania skupisk włókien, indukowanej obecnością α-krystaliny zastosowano analizę sedymentacyjną opisaną przez Nicholl i Quinlan (Nicholl, I.D. i Quinlan, R.A. (1994), EMBO J (13, 945-953). W badaniach wykorzystano oczyszczone kwaśne białka fibrylarne gleju: białka pochodzącego ze świni (GFAP); były one oczyszczone z rdzenia kręgowego świni drogą flotacji aksonalnej, zgodnie z wcześniejszym opisem (Pemg, M.D. i wsp. (1999), J.Cell Sci. 112, 2099-2112, MacLean-Fletcher, S. i Pollard, T.D. (1980), Biochem Biophys Res Commun 96, 18-27). Analizę tworzenia żelu oparto na metodzie zastosowanej do śledzenia aktywności wiążącej białka aktyny przy zastosowaniu wiskozymetru kulkowego (Pemg, M.D. i wsp. (1999), J Cell Sci. 112, 2099-2112). α-krystaliny dodawano do GFAP w 8 M moczniku, 20 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5 mM EDTA, 25 mM 2-merkaptoetanol, mieszano, a następnie dializowano w 10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 25 mM 2-merkaptoetanolu. Powstawanie skupisk włókien GFAP, w obecności lub przy braku α-krystaliny, indukowano poprzez dodanie 20-krotnie stężonego buforu, pozwalające uzyskać końcowe stężenie 100 mM imidazolu-HCl, pH 6.8, 0.5 mM DTT. Pobierano do szklanej probówki 100 ąl próbki i poddawano analizie lepkości. Następnie, probówkę zanurzano w łaźni wodnej o temperaturze 37°C i pozostawiano na godzinę, przed przeprowadzeniem analizy formowania żelu. W kolejnym etapie, w probówce umieszczano kulkę i obserwowano poziom jej zawieszenia w roztworze.
Badanie mikroskopowe soczewek
Po 24-godzinnej inkubacji, bez lub z H2O2, w obecności lub przy braku L-karnityny, soczewki poddawano standardowym procedurom analizy histologicznej. W celu wykonania badań mikroskopowych, soczewki oddzielano od podłoża hodowlanego, zanurzano w środku utrwalającym (obojętna, buforowana formalina), odwadniano w etanolu, oczyszczano w ksylenie i osadzano w wosku parafinowym do przygotowywania wycinków. Otrzymano preparaty 5 mikrometrowe, które barwiono hematoksyliną i eozyną. Do badań skaningowej mikroskopii elektronowej, soczewki utrwalano poprzez zanurzenie, przez przynajmniej 24 godziny w temperaturze pokojowej, w roztworze 2.5% glutaraldehydu i 6% cukrozy, buforowanej do pH 7.2 za pomocą 50 mM kakodylanu sodu. Próby odwadniano stosując stopniową ekstrakcję etanolem, osuszano całkowicie w CO2, umieszczano na podstawkach aluminiowych, pokrytych natryskowo złotem i badano stosując mikroskop Leica Stereoscan 440, przy napięciu przyspieszenia 3-7 kV.
Do transmisyjnej mikroskopii elektronowej, soczewki utrwalano zgodnie z powyższym opisem dla postępowania w przypadku skaningowej mikroskopii elektronowej, ponownie utrwalano w OsO4 buforowanym 150 mM fosforanem sodowo-potasowym (pH 7.4), osadzano, dokonywano wycinków i barwiono, odpowiednio do mikroskopii elektronowej. Analizowano stosując mikroskop elektronowy JEOL 100B.
Wyniki
Zmiany w morfologii soczewek
Po 24-godzinnej inkubacji, soczewki inkubowane bez H2O2 (soczewki kontrolne) zachowały swoją przejrzystość, natomiast soczewki wystawione na działanie 500 mM H2O2 stały się jednorodnie mętne w całym zewnętrznym obszarze korowym i opuchnięte (dane nieprzedstawione). Jak pokazano w tabeli 1, pod koniec inkubacji, soczewki potraktowane H2O2 były znacznie cięższe niż soczewki kontrolne (47±0.2 mg vs 25±0.1 mg). Nie odnotowano żadnej różnicy między soczewkami kontrolnymi a soczewkami traktowanymi zarówno L-karnityną, jak i H2O2. Soczewki traktowane samym H2O2 stały się matowe, natomiast soczewki traktowane L-karnityną i H2O2 pozostawały przejrzyste. Wyniki mikroskopii optycznej i elektronowej wykazały, że kształt komórek pozostał niezmieniony i że włókna komórkowe były nienaruszone w soczewkach kontrolnych oraz w soczewkach traktowanych L-karnityną i H2O2. W soczewkach wystawionych na działanie samego H2O2 zaobserwowano pęcznienie, upłynnienie i w różnym stopniu, nabrzmienie włókien.
Stężenie L-karnityny i GSH w kontrolnych i traktowanych H2O2 soczewkach
W warunkach eksperymentu, w soczewkach kontrolnych nie stwierdzono żadnej znaczącej różnicy między stężeniem GSH a L-karnityny, natomiast działanie 500 mM H2O2 powodowało ostry spadek poziomu GSH i L-karnityny (tabela 1). Dodanie L-karnityny (300 mM) do podłoża inkubacyjnego soczewek przed działaniem H2O2 nie zapobiegało utracie GSH, lecz utrzymywało stężenie karnityny niemal na poziomie odnotowanym w soczewkach kontrolnych. W celu określenia czy obniżenie GSH i L-karnityny związane było z uszkodzeniem soczewki, mierzono wyciek LDH do podłoża. Jak oczekiwano, po dodaniu H2O2, spadkowi poziomu GSH i L-karnityny towarzyszył znaczny wzrost LDH w supernatancie, co wskazywało, że naruszenie poziomu tych czynników było rzeczywiście związane ze zniszczeniem soczewki. W celu określenia efektu ochronnego L-karnityny, soczewki inkubowano
PL 199 984 B1 w podłożu hodowlanym zawierającym 300 mM cząsteczki. Zgodnie z oczekiwaniami, stężenie GSH w soczewkach potraktowanych L-karnityną i H2O2 uległo obniżeniu w przybliżeniu do takiego samego poziomu, jak w przypadku soczewek wystawionych na działanie samego H2O2, natomiast stężenie LDH w podłożu soczewek traktowanych L-karnityną i H2O2 było podobne do obserwowanego dla soczewek kontrolnych. Obserwacja ta wskazuje na to, że L-karnityna może działać przeciwstawnie wobec wspomnianego stężenia H2O2.
Odzyskiwanie wysokocząsteczkowych białek w frakcji nierozpuszczalnej w wodzie, pochodzącej z soczewek zawierających sieciowanie izopeptydowe.
Nierozpuszczalne w wodzie białka stanowiły jedynie 5% całkowitego białka kontrolnych soczewek, lecz w przypadku soczewek potraktowanych H2O2 wartość ta wzrosła do 41% całkowitego białka (tabela 1). Stężenie nierozpuszczalnych w wodzie białek w soczewkach, na które podziałano L-karnityną i H2O2 było takie samo, jak odnotowane dla soczewek kontrolnych.
Funkcja opiekuńczo-podobna α-krystaliny
Właściwości opiekuńcze oczyszczonej, rozpuszczalnej w wodzie α-krystaliny określano na podstawie analizy agregacji krystaliny (białko docelowe). Znamiennie, eL-krystalina ulegała agregacji w podwyższonych temperaturach. Dodatek α-krystaliny zapobiegał lub obniżał indukowaną termicznie agregację eL-krystaliny, co określano drogą pomiaru rozproszenia światła przy 360 nm. Ze względu na to, że stosunek α do β określa stopień ochrony przed indukowaną cieplnie agregacją, zastosowano 100 pg lub 200 pg α-krystaliny i 200 pg eL-krystaliny. Jak oczekiwano, α-krystalina z soczewek kontrolnych wykazywała aktywność białka opiekuńczego. Po inkubacji z H2O2 odnotowano znaczne obniżenie zdolności α-krystaliny do zapobiegania indukowanej termicznie agregacji PL-krystaliny, natomiast obecność L-karnityny w mieszaninie inkubacyjnej soczewek zapobiegała wspomnianemu negatywnemu efektowi.
Analiza tworzenia żelu
Ze względu na to, że pośrednie włókna, takie jak GFAP, są fizjologicznym substratem α-krystalin, badano aktywność opiekuńczą α-krystaliny przy użyciu wiskozymetru kulkowego i przeprowadzono analizę powstawania żelu (MacLean-Fletcher, S. i Pollard, T.D. (1980), Biochem Biophys Res Commun 96, 18-27).
GFAP jest odpowiednim substratem ze względu na właściwość α-krystaliny do rozbijania skupisk wytrąceń GFAP w cyloplazmie. Przy braku α-krystaliny, GFAP tworzy żel białkowy, który zatrzymuje kulkę w teście wiskozymetrycznym. W celu określenia czy traktowanie H2O2 wpływa na zdolność α-krystaliny soczewek do zakłócania sieci GFAP, α-krystalinę, z kontrolnych lub z soczewek traktowanych H2O2±L-karnityną, dodawano do próby w analizie powstawania żelu α-krystalina z kontrolnych soczewek całkowicie inhibitowała powstawanie i utrzymywanie żelu GFAP w analizie wiskozymetrycznej, natomiast α-krystalina z soczewek traktowanych samym H2O2 nie wpływała na utworzenie żelu. Ponadto, α-krystalina z soczewek traktowanych zarówno L-karnityną, jak i H2O2 blokowała formowanie się żelu GFAP w takim samym zakresie, jak α-krystalina z soczewek kontrolnych.
Pomiar fluorescencji tryptofanowej
W celu określenia zmian konformacyjnych mierzono fluorescencję tryptofanu we frakcji α-krystaliny pochodzącej z kontrolnych i traktowanych odpowiednio soczewek. W α-krystalinie z traktowanych H2O2 soczewek odnotowano 2.7-krotny spadek fluorescencji tryptofanowej, natomiast obecność L-karnityny utrzymała wartość wyjściową.
Soczewki wystawione na działanie L-karnityny i stres oksydacyjny pozostawały przezroczyste. Wynalazcy nie wiążą swego odkrycia z żadną teorią. Efekt ochronny L-karnityny pozostaje trudny do wyjaśnienia, ponieważ L-karnityna per se nie wykazuje aktywności przeciwutleniającej (Arduini, A. i wsp. (1992), J.Biol.Chem. 267, 12673-81). L-karnityna nie chroni również przed ubytkiem GSH, co oznacza, że uzyskany korzystny efekt nie wynika ze wzrostu poziomu GSH, przykładowo, poprzez działanie anaplerotyczne na NADPH, kofaktor enzymu reduktazy glutationowej (Pemg, M.D. (1999), J.Biol.Chem. 47, 33235-33243. Wuensch, S.A. i Ray, P.D. (1997), Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol 118, 599-605). Fakt, że nie odnotowano nasilenia wycieku LDH do podłoża w soczewkach traktowanych L-karnityną i wystawionych na stres utleniania wskazuje raczej na to, że cząsteczka ta jest w stanie utrzymywać integralność soczewki. Wykazano, że aktywność białka opiekuńczego α-krystaliny soczewki ulega osłabieniu w wyniku stresu utleniania in vitro. Obserwacja ta potwierdza tezę, że białka soczewki poddane utlenianiu ulegają w znacznym stopniu modyfikacjom potranslacyjnym (Cherian, M. i Abraham, E.C. (1995), Biochem Biophys Res Commu. 212, 184-189). L-karnityna nie tylko zmniejszała podwyższony
PL 199 984 B1 poziom modyfikacji potranslacyjnych białek soczewki, ale również silnie ochraniała przed obniżeniem aktywności opiekuńczej α-krystaliny. W badaniach, w których zastosowano jako substrat mieszaninę poddanych stresowi cieplnemu β-krystalin wykazano, że α-krystalina hamuje agregację zdenaturowanych białek (Kramps, J.A. i wsp. (1978), Biochem Biophys. Acta 533, 487-495). Wykazano, że stres oksydacyjny zakłóca aktywność opiekuńczą α-krystaliny, kluczowej dla zachowania przezroczystości soczewki (Zigler, J.S. Jr i wsp. (1989), Free Radic Biol Med. 7, 499505; Richard RC i wsp. (1998), Proc Soc Exp Biol Med 217, 397-407). Zatem, poprzez bezpośrednie działanie na α-krystalinę, L-karnityna korzystnie wpływa na przezroczystość soczewki.
Zarówno α- jak i β-krystaliny acetylowane są N-końcowo. Takernoto i wsp., przy użyciu skriningowej analizy spot-blot w połączeniu ze spektrometrią masową udowodnił, że acetylowana N-końcowo metionina α-krystaliny może być utleniona do sulfotlenku metioniny in vivo (Sims, N.R. i wsp. (2000), Brain Res Mol Brain Res. 77,176-184). Takie utlenienie N-końcowej metioniny, odsłoniętej po zewnętrznej stronie polipeptydu, może w negatywny sposób wpływać na funkcje białka. Oprócz NH3-końcowej acetylacji, acetylacji ulegają grupy aminowe reszty lizyny (Lys). Wszystkie siedem reszt Lys wołowej (α-krystalina reaguje z aspiryną, przy czym zakres acetylacji zmienia się od 10% dla Lys 88, najmniej reaktywna, do 60% dla Lys 166, najbardziej reaktywna (Takemoto, L. i wsp. (1992), Curr. EyeRes.11, 651-655; Rao, G.N. i wsp. (1985), Biochem.Biophys.Res.Commun.128, 1125-1127). Aspiryna inhibituje zarówno glikację, jak i karbamoilację, jak również agregację białek soczewki, przypuszczalnie poprzez acetylację reszt Lys (Hasan, A. i wsp. (1993), Exp Eye Res.57, 29-35; Cromptonm, Rixon, K.C. i Harding, J.J.(1985), Exp. Eye Res.40, 297-311; Rao, G.N. i Cotlier, E. (1988) Biochem.Biophys.Res.Commun. 151, 991996; Huby, R. i Harding, JJ. (1988), Exp Eye Res. 47, 53-59; Ajiboye, R. i Harding D. (1989), Exp Eye Res.49, 31-41; Blakytin, R. i Harding J.J. (1992), Exp Eye Res.54, 509-518). Ostatnio, wykazano, że acetylo-L-karnityna inhibituje glikację (α-krystaliny, w większym stopniu niż innych krystalin, poprzez acetylację potencjalnych miejsc glikacji (Groenen, P.J. i wsp. (1993), Biochem J. 295, 399-404). Glikacja wydaje się być bardziej szkodliwa, niż acetylacja ponieważ jedynie produkty glikacji włączone są w powstawanie wiązań poprzecznych między białkami i powodują znaczny spadek aktywności opiekuńczej α-krystaliny (Groenen, P.J. i wsp. (1993), Biochem J. 295, 399-404, Blakytin, R., i Harding J.J. (1992), Exp Eye Res. 54,509-518).
T a b e l a 1: Zmiany wybranych parametrów biochemicznych w soczewkach kontrolnych i w soczewkach traktowanych H2O2±L-karnityną
| Masa soczewki (mg) | Białka nierozpuszczalne w wodzie (%) | Glutation (pmole/g w-w) | Wolna karnityna (nmole/g w-w) | Acetylo- karnityna (nmole/g w-w) | LDH (jedn./ml podłoża) | Całkowita karnityna (nmole/g w-w) | |
| Kontrole | 25±0.1 | 5±1.1 | 4.87±0.23 | 156±3 | 29±1 | ND | 187±5 |
| H2O2 | 47±0.2* | 41±1.9* | 2.44±0.69* | 27±2* | 6±1* | 53±6 | 36±3* |
| H2O2+L- -karnityna | 27±0.9 | 5±2.0 | 2.71±0.73* | 151±2 | 37+2** | ND | 189+2 |
*p< 0.001, **p< 0.005, ND: niewykrywalny
Claims (3)
- Zastrzeżenia patentowe1. Zastosowanie L-karnityny lub jej soli do zabezpieczania aktywności zmodyfikowanego białka opiekuńczego α-krystaliny.
- 2. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że α-krystalina jest alfaA-krystaliną.
- 3. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że α-krystalina jest alfaB-krystaliną.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL367204A PL199984B1 (pl) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | Zastosowanie L-karnityny jako czynnika stabilizującego białka |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/IT2000/000520 WO2002048190A1 (en) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | Use of l-carnitine as stabilizing agent of proteins |
| PL367204A PL199984B1 (pl) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | Zastosowanie L-karnityny jako czynnika stabilizującego białka |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL367204A1 PL367204A1 (pl) | 2005-02-21 |
| PL199984B1 true PL199984B1 (pl) | 2008-11-28 |
Family
ID=11133601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL367204A PL199984B1 (pl) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | Zastosowanie L-karnityny jako czynnika stabilizującego białka |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7833977B2 (pl) |
| EP (1) | EP1341813B1 (pl) |
| AT (1) | ATE339445T1 (pl) |
| AU (1) | AU2001223953A1 (pl) |
| CA (1) | CA2434911C (pl) |
| CY (1) | CY1106235T1 (pl) |
| DE (1) | DE60030787T2 (pl) |
| DK (1) | DK1341813T3 (pl) |
| ES (1) | ES2272351T3 (pl) |
| HU (1) | HU230002B1 (pl) |
| MX (1) | MXPA03006266A (pl) |
| PL (1) | PL199984B1 (pl) |
| PT (1) | PT1341813E (pl) |
| SK (1) | SK287787B6 (pl) |
| WO (1) | WO2002048190A1 (pl) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2001261242B2 (en) | 2000-05-03 | 2006-12-14 | Expressive Constructs, Inc. | A method for improving recombinant protein stability and solubility |
| WO2002048190A1 (en) | 2000-12-15 | 2002-06-20 | Sigma-Tau Industrie Farmaceutiche Riunite S.P.A. | Use of l-carnitine as stabilizing agent of proteins |
| WO2005004894A2 (en) * | 2003-05-12 | 2005-01-20 | Expressive Constructs, Inc. | Methods for increasing cell and tissue viability |
| WO2011075430A1 (en) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | University Of Massachusetts | Methods of inhibiting cataracts and presbyopia |
| US20200140500A1 (en) * | 2012-07-17 | 2020-05-07 | The Regents Of The University Of Michigan | High throughput methods, protein inhibitors, and uses thereof |
| WO2014152818A1 (en) | 2013-03-14 | 2014-09-25 | The University Of Massachusetts | Methods of inhibiting cataracts and presbyopia |
| AU2016354479B2 (en) | 2015-11-13 | 2021-10-07 | The University Of Massachusetts | Bifunctional molecules containing PEG for use in inhibiting cataracts and presbyopia |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1235153B (it) * | 1988-11-15 | 1992-06-22 | Sigma Tau Ind Farmaceuti | Uso dell'acetil l-carnitina nel trattamento terapeutico della cataratta e composizioni farmaceutiche utili in tale trattamento |
| US20040058015A1 (en) * | 2000-06-01 | 2004-03-25 | Yuanjin Tao | Compositions and methods for treating eye discomfort and eye disease |
| WO2002048190A1 (en) | 2000-12-15 | 2002-06-20 | Sigma-Tau Industrie Farmaceutiche Riunite S.P.A. | Use of l-carnitine as stabilizing agent of proteins |
| ITRM20010294A1 (it) * | 2001-05-29 | 2002-11-29 | Sigma Tau Ind Farmaceuti | Uso della acetil l-carnetina in associazione con la biotina per il trattamento di pazienti affetti da diabete mellito di tipo ii insulino re |
| US6923960B2 (en) * | 2001-10-03 | 2005-08-02 | Vsl Pharmaceuticals Inc. | Antioxidant combination composition and use thereof |
| US20050163873A1 (en) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Robert Ritch | Methods and formulations for treating glaucoma |
| ITRM20040327A1 (it) * | 2004-07-01 | 2004-10-01 | Sigma Tau Ind Farmaceuti | Uso della acetil l-carnitina per la preparazione di un medicamento per il trattamento del dolore neuropatico in pazienti diabetici. |
| US8569366B2 (en) * | 2005-04-26 | 2013-10-29 | Sigma-Tau Industrie Farmaceutiche Riunite S.P.A. | Acetyl L-carnitine for prevention of painful peripheral neuropathy in patients with type 2 diabetes |
-
2000
- 2000-12-15 WO PCT/IT2000/000520 patent/WO2002048190A1/en active IP Right Grant
- 2000-12-15 EP EP00987614A patent/EP1341813B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-15 PT PT00987614T patent/PT1341813E/pt unknown
- 2000-12-15 SK SK890-2003A patent/SK287787B6/sk not_active IP Right Cessation
- 2000-12-15 AU AU2001223953A patent/AU2001223953A1/en not_active Abandoned
- 2000-12-15 DK DK00987614T patent/DK1341813T3/da active
- 2000-12-15 DE DE60030787T patent/DE60030787T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-15 CA CA002434911A patent/CA2434911C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-15 MX MXPA03006266A patent/MXPA03006266A/es active IP Right Grant
- 2000-12-15 ES ES00987614T patent/ES2272351T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-15 AT AT00987614T patent/ATE339445T1/de active
- 2000-12-15 HU HU0400737A patent/HU230002B1/hu not_active IP Right Cessation
- 2000-12-15 PL PL367204A patent/PL199984B1/pl unknown
- 2000-12-15 US US10/470,999 patent/US7833977B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-11-03 CY CY20061101592T patent/CY1106235T1/el unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2002048190A1 (en) | 2002-06-20 |
| EP1341813A1 (en) | 2003-09-10 |
| ES2272351T3 (es) | 2007-05-01 |
| HUP0400737A3 (en) | 2013-06-28 |
| PT1341813E (pt) | 2007-01-31 |
| US7833977B2 (en) | 2010-11-16 |
| MXPA03006266A (es) | 2004-06-25 |
| AU2001223953A1 (en) | 2002-06-24 |
| CY1106235T1 (el) | 2011-06-08 |
| EP1341813B1 (en) | 2006-09-13 |
| CA2434911C (en) | 2009-12-08 |
| SK287787B6 (sk) | 2011-09-05 |
| HUP0400737A2 (hu) | 2004-07-28 |
| PL367204A1 (pl) | 2005-02-21 |
| CA2434911A1 (en) | 2002-06-20 |
| HU230002B1 (en) | 2015-04-28 |
| ATE339445T1 (de) | 2006-10-15 |
| US20040120967A1 (en) | 2004-06-24 |
| DK1341813T3 (da) | 2007-01-15 |
| DE60030787T2 (de) | 2007-09-13 |
| DE60030787D1 (de) | 2006-10-26 |
| SK8902003A3 (en) | 2003-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Trelstad et al. | Isolation of two distinct collagens from chick cartilage | |
| JP2004537522A (ja) | 眼表面異常の治療及び／又は予防薬の製造における抗酸化剤の使用 | |
| Attanasio et al. | Protective effects of L-and D-carnosine on α-crystallin amyloid fibril formation: implications for cataract disease | |
| AU2017340245A1 (en) | Compositions comprising PEDF-derived short peptides and uses thereof | |
| Chen et al. | A 21-kDa chloroplast heat shock protein assembles into high molecular weight complexes in vivo and in Organelle. | |
| Cao et al. | Effects of L-carnitine on high glucose-induced oxidative stress in retinal ganglion cells | |
| Peluso et al. | Carnitine protects the molecular chaperone activity of lens α‐crystallin and decreases the posttranslational protein modifications induced by oxidative stress | |
| WO2013006076A1 (en) | The use of intranasally administered hsp70 protein to treat neurodegenerative diseases | |
| US20100210531A1 (en) | Agents with angiogenic and wound healing activity | |
| PL199984B1 (pl) | Zastosowanie L-karnityny jako czynnika stabilizującego białka | |
| Ringvold | A preliminary report on the amino acid composition of the pseudo-exfoliation material (PE material) | |
| KR20110020819A (ko) | 안구건조증 및/또는 각막/결막 질환 치료용 약학 조성물 | |
| US20030050283A1 (en) | Composition for the treatment and/or prevention of macular degeneration, method for its manufacture, and its use for treating the eye | |
| JP2009050266A (ja) | 細胞障害抑制活性を有する物質のスクリーニング方法 | |
| WO2011149917A1 (en) | STABILIZED AMYLOID- β OLIGOMERS AND USES THEREOF | |
| A Babizhayev | Structural and functional properties, chaperone activity and posttranslational modifications of alpha-crystallin and its related subunits in the crystalline lens: N-acetylcarnosine, carnosine and carcinine act as alpha-crystallin/small heat shock protein enhancers in prevention and dissolution of cataract in ocular drug delivery formulations of novel therapeutic agents | |
| EP3156064B1 (en) | Application of yb-1 protein and fragments thereof for preparing medicinal agents in treating alzheimer's disease | |
| CZ20031891A3 (cs) | Použití L-karnitinu jako stabilizátoru proteinů | |
| WO2006132205A1 (ja) | ラジカルスカベンジャー及び活性酸素消去剤 | |
| Babizhayev | Potentiation of intraocular absorption and drug metabolism of N-acetylcarnosine lubricant eye drops: drug interaction with sight threatening lipid peroxides in the treatment for age-related eye diseases | |
| AU785360B2 (en) | New class of bioactive glycoprotein | |
| WO2024059626A2 (en) | Biopolymers for ophthalmic use | |
| El-Sayyad et al. | Biochemical and Molecular Markers of Congenital and Senile Cataractous Lenses | |
| Surolia et al. | Concurrence of Danish Dementia and Cataract: Insights from the Interactions of Dementia | |
| JP2004502740A5 (pl) |