Badania naukowe

Badania prowadzone w Pracowni Chemii Biopolimerów skupiają się na poszukiwaniu zależności struktura-aktywność biologicznie czynnych peptydów. Badania te obejmują m.in. syntezę peptydów, ich oczyszczanie, ocenę aktywności biologicznej oraz badania konformacyjne.

Konwertazy prekursorów białkowych (PCs ang. pro-protein convertases)

Konwertazy prekursorów białkowych (PCs ang. pro-protein convertases) stanowią rodzinę dziewięciu proteinaz serynowych (PC1/3, PC2, PACE4, PC4, PC5/6, PC7, PCSK9, SKI-1), których aktywność zależy od stężenia jonów wapnia. Enzymy te odpowiedzialne są za posttranslacyjne przekształcenie i aktywację szeregu białek prekursorowych w ich formy aktywne. PCs mają fundamentalne znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania komórki oraz regulacji szeregu procesów fizjologicznych zachodzących w organizmach żywych. Na liście substratów aktywowanych przez konwertazy probiałkowe znajdują się m.in. liczne hormony, neuropeptydy, receptory, enzymy włączając w to metaloproteazy macierzy pozakomórkowej, a także czynniki wzrostu. Aktywność proteolityczna konwertaz probiałkowych umożliwia nie tylko prawidłowe funkcjonowanie organizmu, są one również odpowiedzialne za inicjację i rozwój wielu poważnych stanów patofizjologicznych. Ich działanie prowadzi między innymi do rozwoju nowotworów, chorób serca, choroby Alzheimera, hiperglikemii, sprzyja też infekcjom bakteryjnym oraz wirusowym.

Bradykinina (BK)

Bradykinina (BK, Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg), jedna z najlepiej poznanych kinin, jest 9-peptydem biorącym udział w patogenezie wielu chorób, takich jak alergia, astma, zapalenie stawów, wstrząs anafilaktyczny, nadciśnienie czy ostre zapalenie trzustki. W wyniku działania kininogenaz na kininogeny zachodzi reakcja uwalniania kinin: nonapeptydu – bradykininy (BK) lub dekapeptydu – kalidyny (KD, Lys-BK), z której na drodze ograniczonej hydrolizy jest uwalniana bradykinina. Kininy rozpoznawane są przez dwa rodzaje receptorów. Receptory B2R występują powszechnie w normalnych tkankach, natomiast receptory B1R ulegają ekspresji na powierzchni komórek w wyniku działania czynników prozapalnych lub w warunkach patologicznych. BK i KD selektywnie aktywują receptory B2R, z kolei ich metabolity desArg9-BK oraz desArg10-KD oddziałują tylko z receptorami B1R. Podobieństwo sekwencyjne obu receptorów kininowych wynosi zaledwie 36%. Największe różnice obserwowane są w obrębie pętli zewnątrz- i wewnątrzkomórkowych. Ze względu na mniejsze stężenie bradykininy w osoczu niż w tkankach, szybką konwersję KD do BK pod wpływem aminopeptydaz oraz większe powinowactwo BK do powszechnie występujących receptorów B2R, za funkcje biologiczne kinin odpowiada głównie bradykinina. W ostatnich latach szczególną uwagę zwraca się na analogi bradykininy o działaniu antagonistycznym. Antagony receptorów kininowych mogą być z powodzeniem wykorzystywane w leczeniu bólu, reakcji zapalnych, czy nowotworów.

Neurotensyna

Neurotensyna jest oligopeptydem złożonym z trzynastu reszt aminokwasowych. Należy do grupy neuropeptydów. Wykrywana jest we krwi, w płynie mózgowo-rdzeniowym oraz w tkankach licznych narządów (serce, płuca, wątroba, śledziona, trzustka). Neurotensyna wykazuje działanie hormonalne w obrębie jelita cienkiego. W przewodzie pokarmowym wytwarzana jest w komórkach neuroendokrynnych błony śluzowej jelita cienkiego pod wpływem produktów trawienia tłuszczów i białek. Jej uwolnienie wzmaga wydzielanie soku trzustkowego i jelitowego, hamuje wydzielanie soku żołądkowego, wzmaga motorykę jelit i zwiększa przepływ krwi przez krążenie trzewiowe. Neurotensyna występuje również w ośrodkowym układzie nerwowym, w neuronach dopaminergicznych w obrębie podwzgórza, a także w cholinergicznych neuronach zwojowych. Jednym z najważniejszych ośrodkowych zadań neurotensyny jest regulacja ośrodków neuroendokrynnych. Hormon ten wpływa między innymi na neurony wytwarzające hormon uwalniający gonadotropinę, somatostatynę i czynnik uwalniający kortykotropinę.

β-Defensyna

Defensyny to grupa peptydów odpornościowych, określanych jako endogenne peptydy o dużej aktywności antydrobnoustrojowej. Ze względu na strukturę ich prekursorów, długość łańcucha peptydowego oraz lokalizację mostków disulfidowych, podzielone są na α‑, β – i θ‑defensyny. Ich działanie przeciw wirusom, bakteriom i grzybom nie sprowadza się tylko do bezpośredniego oddziaływania na nie. Mają one również zdolność do aktywacji układu odpornościowego przez transdukcję sygnałów i regulację szlaków zapalnych. Defensyny są szeroko rozpowszechnione w organizmach wielu kręgowców i bezkręgowców, a nawet wśród roślin. W organizmach ludzkich zidentyfikowano tylko α – i β‑defensyny. Ludzkie β‑defensyny to polipeptydy zawierające do czterdziestu kilku reszt aminokwasowych z charakterystycznym dla nich motywem cysteinowym (Cys1‑Cys5, Cys2‑Cys4, Cys3‑Cys6) i stosunkowo dużą zawartością reszt argininy i lizyny.  W ludzkim genomie zidentyfikowano kilkadziesiąt otwartych ramek odczytu posiadających motywy charakterystyczne dla β-defenzyn. Jednakże tylko cztery spośród nich, hBD1-4, są szczegółowo scharakteryzowane, włącznie z dokładnym opisem ich struktur (dane krystalograficzne). Ponadto, opisana jest struktura hBD6 w roztworze (NMR).