JRP/2019/836/RyRinHeart

RyRinHeart – Vývoj inhibítorov ryanodínového receptora pre srdcové ochorenia

Vedúci projektu: Alexandra Zahradníková

Trvanie: január 2020 – december 2022
Koordinujúca organizácia: Ústav experimentálnej endokrinológie BMC SAV, Bratislava

Anotácia:

Srdcové ryanodínové receptory (RyR2) riadia kontrakciu srdca tým, že regulujú uvoľňovanie vápnika, potrebného pre kontrakciu srdcových myocytov. Mnohé srdcové ochorenia sú sprevádzané poruchami uvoľňovania vápnika. Tieto poruchy by bolo možné potlačiť liečivami zabraňujúcimi neželanej aktivite RyR2. Cieľom tohto projektu je vývoj špecifických inhibítorov, prispôsobených štruktúre srdcového RYR2, s potenciálom pre liečenie porúch hospodárenia s vápnikom pri srdcových ochoreniach.
Naše originálne poznatky o štruktúre RYR2 využijeme na identifikáciu lokusov v 3D-štruktúre RyR2, ktoré pri naviazaní ligandu znižujú aktivitu RyR. To nám umožní dizajnovať a syntetizovať inhibítory RyR2. Ich účinnosť budeme testovať v experimentoch monitorujúcich aktivitu RyR. Účinnosť vybraných najperspektívnejších látok na funkciu RyR2 in situ budeme testovať na izolovaných srdcových myocytoch a finálne na srdciach zdravých zvierat a zvierat so srdcovým ochorením.
Metodicky je projekt založený na 2 pilieroch: na simuláciách molekulovej štruktúry, molekulovej dynamiky a počítačom asistovanom dizajne liečiv, kde hlavným nositeľom expertízy je turecká strana, a na širokej palete experimentálnych a teoretických metód štúdia iónových kanálov a vápnikovej signalizácie (biochemické a elektrofyziologické metódy, konfokálna mikroskopia, matematické modelovanie dynamiky vnútrobunkových procesov), kde zabezpečuje expertízu slovenská strana.
Projekt si kladie za cieľ prispieť k riešeniu vážneho medicínskeho problému pomocou pokročilých technológii, originálnej expertízy a nových prístupov vyvinutých v spolupracujúcich laboratóriách.

Kľúčové slová:

ryanodínový receptor, kardiomyocyt, vápniková signalizácia, dizajn a testovanie liečiv, molekulárne modelovanie, matematické modelovanie, srdcové ochorenia

Ciele:

Cieľom projektu je dizajnovanie a testovanie látky zabraňujúcej tvorbe arytmií pri poškodení vápnikovej signalizácie v dôsledku srdcových ochorení. Na dosiahnutie tohto cieľa sme si vytýčili nasledovné špecifické ciele:

pomocou biochemických a biofyzikálnych metód získať informácie o mechanizme inhibície RyR2 známymi inhibítormi;
pomocou molekulárneho modelovania a počítačového dizajnu liečiv navrhnúť a pomocou biochemických a biofyzikálnych metód testovať látky, v ktorých je optimalizované využitie mechanizmu inhibície na zabránenie neželaného uvoľňovania vápnika v kardiomyocytoch
otestovať účinok látky, ktorá poskytne najlepšie výsledky na bunkovej úrovni, na in vivo modeli srdcového ochorenia u myší.

Publikácie:

	Baglaeva I, Iaparov B, Zahradnik I, Zahradnikova A (2023). Analysis of noisy transient signals based on Gaussian process regression. Biophys J 122: 451–459. doi: 10.1016/j.bpj.2023.01.003.
	Iaparov B, Baglaeva I, Zahradnik I, Zahradnikova A (2022). Magnesium ions moderate calcium-induced calcium release in cardiac calcium release sites by binding to ryanodine receptor activation and inhibition sites. Front Physiol 12: 805956. doi: 10.3389/fphys.2021.805956.
	Iaparov B, Zahradnik I, Moskvin AS, Zahradnikova A (2021): In silico simulations reveal that RYR distribution affects the dynamics of calcium release in cardiac myocytes. J Gen Physiol 153: e202012685 doi: 10.1085/jgp.202012685.
	Iaparov B, Zahradnik I, Moskvin AS, Zahradnikova A (2020): Synergy of calcium release site determinants in control of calcium release events in cardiac myocytes. bioRXiv : doi: https://doi.org/10.1101/2020.08.26.260968.
	Zahradnikova A, Iaparov B, Zahradnik I (2020): The problem of accuracy in single-channel open probability measurements. Prog Biophys Mol Biol 157: 94-106 doi: 10.1016/j.pbiomolbio.2020.05.002.