| Аннотация |
Основные методы диагностики дефицита эритроцитарной пируваткиназы (ПК), генетический анализ и определение активности мутантного фермента, плохо коррелируют с тяжестью несфероцитарной гемолитической анемии. Плохое понимание механизма возникновения заболевания не позволяет разработать новые, более эффективные терапевтические подходы. В то же время, последние исследования подчеркивают значимость эритроцитарной пируваткиназы за пределами гликолитических ферментопатий, в том числе при гемоглобинопатиях и некоторых мембранопатиях.
Низкая активность некоторых мутантных форм ПК начинает лимитировать поток в гликолизе, вызывая накопление промежуточных метаболитов и увеличение объема клетки, что в конечном итоге приводит к осмотическому лизису или выведению эритроцита из кровотока селезенкой. Однако, не во всех случаях при измерении удается экспериментально обнаружить критически низкую активность ПК. Дефицит ПК также может быть вызван пониженной стабильностью мутантной формы фермента, вызывающей снижение уровня белка и вторичное снижение активности. Зафиксировать снижение стабильности позволяет стандартизованный метод определения термостабильности ПК, который подразумевает проведение эксперимента в условиях далеких от физиологических. Это привело к тому, что кинетический механизм и количественное описание степени стабилизации ПК до сих пор не описаны, что делает невозможным оценку реального влияния этого параметра на время жизни эритроцитов.
Попытки математического моделирования дефицита ПК предпринимались ранее, однако не учитывали, что фруктозо-1,6-дифосфат (ФДФ) - продукт фосфофруктокиназы (ФФК), ключевого гликолитического фермента верхней части гликолиза, который также, как и ПК необратим, является и активатором, и стабилизатором ПК одновременно. Текущие представления не позволяют ответить на вопрос о предназначении такой системной регуляции между ПК и ФФК, ведь на первый взгляд она имеет значение только при дефиците ПК, который встречается крайне редко. Кроме того, связь дефицита ПК была обнаружена еще с одним ключевым гликолитическим ферментом, гексокиназой (ГК). Было показано, что активность ГК повышена только у пациентов с фенотипическими проявлениями дефицита ПК, но не у их родителей (носителей мутации), при этом активность ПК у них также может быть снижена. То есть, о связи дефицитной ПК с обоими ключевыми ферментами верхней части гликолиза уже достоверно известно. Кроме того, у пациентов с одной и той же гомозиготной мутантной формой ПК, даже в отсутствие каких-либо других мутаций, степень тяжести может значительно отличаться, что заставляет задуматься о поиске причин этого обстоятельства за пределами отдельного белка. Несмотря на все вышеперечисленные факты, научное сообщество продолжает ограничиваться рассмотрением отдельных свойств одного мутантного фермента. Мы считаем, что это формирует представления, в рамках которых нельзя ни обосновать степень тяжести анемии, ни предложить новые терапевтические подходы. Наша гипотеза заключается в том, что дефицит ПК представляет собой пограничное состояние гликолиза, в условиях которого начинает проявляться малоизученная системная регуляция. То есть, механизм формирования дефицита ПК не ограничен свойствами одной лишь ПК, а вовлекает более сложную регуляцию, с участием ключевых ферментов верхней части гликолиза. При этом именно активность ключевых ферментов, ГК и ФФК, может быть определяющей для степени выраженности анемии даже при наличии одинаковой мутантной формы ПК, т.к. главный активатор и стабилизатор ПК образуется в верхней части гликолиза. Для проверки данной гипотезы предполагается создать модель гликолиза при дефиците ПК. Для этого будет модифицирована существующая модель гликолиза эритроцитов, а именно, будут актуализированы константы всех реакций, предложено новое кинетическое уравнение скорости ПК и математическое описание ее стабилизации. Эти уравнения будут составлены, на основании литературных и собственных экспериментальных данных.
|
