Хемотранскриптомный анализ синергизма D-хироинозитола и миоинозитола в контексте постгеномной фармакологии
Актуальность: Воздействие миоинозитола (МИ) и D-хироинозитола (ДХИ) на транскрипцию генов исключительно важно для оценки молекулярных механизмов синергизма этих микронутриентов, необходимых для профилактики инсулинорезистентности, проявлений синдрома поликистозных яичников, врожденных аномалий развития и макросомии плода, особенно у беременных с инсулинорезистентностью, дислипидемией, избыточной массой тела.Торшин И.Ю., Громова О.А., Тетруашвили Н.К.
Материалы и методы: В работе представлены результаты хемотранскриптомного исследования эффектов МИ и ДХИ, оценены дозозависимые эффекты воздействия МИ и ДХИ на транскрипцию 12 716 аннотированных генов человека в эндотелиальных клетках пупочной вены человека (линия HUVEC, стимуляция клеток МИ/ДХИ в 6 различных концентрациях в течение 24 ч).
Результаты: Установлено, что МИ вызывал достоверные изменения транскрипции (в среднем более 50% на 10 мкмоль) 6516 генов, так что экспрессия 4085 генов повысилась, а экспрессия 2431 генов снизилась. ДХИ стимулировал изменения транскрипции 6087 генов (экспрессия 4364 генов повысилась, экспрессия 1723 генов снизилась). ДХИ является важным синергистом МИ в 6 функциональных группах генов: (1) обмен жиров, (2) углеводный обмен, (3) функция щитовидной железы, (4) морфогенез, дифференцировка и выживание клеток, (5) нейропротекция и нейротрофичность, (6) структура и функция сосудов. МИ и ДХИ изменяли экспрессию генов, вовлеченных в отклик организма на 49 лекарственных препаратов.
Заключение: Проведенный анализ позволил установить индивидуальный паттерн действия ДХИ и МИ и выделить молекулярные механизмы синергизма этих двух форм инозитолов на уровне транскриптома человека.
Ключевые слова
D-хироинозитол
миоинозитол
хемотранскриптомика
машинное обучение
Дикироген
Список литературы
- Громова О.А., Торшин И.Ю., Тетруашвили Н.К. Роли мио-инозитола в поддержании репродуктивного здоровья женщины. Повышение эффективности технологий экстракорпорального оплодотворения. РМЖ. Мать и дитя. 2018; 1: 88-95.
- Rapiejko P.J., Northup J.K., Evans T., Brown J.E., Malbon C.C. G-proteinsof fat-cells. Role in hormonal regulation of intracellular inositol 1,4,5-trisphosphate. Biochem. J. 1986; 240(1): 35-40. https://dx.doi.org/10.1042/bj2400035.
- Salihu H.M., Dongarwar D., King L.M., Yusuf K.K., Ibrahimi S., Salinas-Miranda A.A. Phenotypes of fetal macrosomia and risk of stillbirth among term deliveries over the previous four decades. Birth. 2020; 47(2): 202-10.https://dx.doi.org/10.1111/birt.12479.
- Ляличкина Н.А., Макарова Т.В., Салямова Л.Ш. Макросомия плода. Aкушерские и перинатальные исходы. Современные проблемы науки и образования. 2016; 3; 71. (Электронный научный журнал). Доступно по: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=24572
- Громова О.А., Торшин И.Ю., Уварова Е.В., Тапильская Н.И., Калачева А.Г. Систематический анализ биологических ролей и фармакологических свойств D-хироинозитола. Гинекология. 2020; 22(3): 21-8.
- Торшин И.Ю., Майорова Л.А., Уварова Е.В., Тапильская Н.И., Громова О.А.Хемореактомный анализ стереоизомеров инозитола: различные профили фармакологического действия мио-инозитола и D-хиро-инозитола при нарушениях женской репродуктивной системы. Вопросы гинекологии, акушерства и перинатологии. 2020; 19(5): 57-69.
- Torshin I.Yu. Sensing the change: from molecular genetics to personalized medicine. Bioinformatics in the post-genomic era: the role of biophysics. New York: Nova Biomedical Books, cop. 2009.
- Torshin I.Y., Rudakov K.V. On the application of the combinatorial theory of solvability to the analysis of chemographs: part 2. local completeness of invariants of chemographs in view of the combinatorial theory of solvability. Pattern Recognition and Image Analysis. 2014; 24(2): 196-208.
- Торшин И.Ю., Громова О.А., Стаховская Л.В., Семенов В.А., Щукин И.А. Хемотранскриптомный анализ указывает на нейротрофические и нейромодулирующие эффекты молекулы цитиколина. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2020; 12(4): 91-9.
- Торшин И.Ю., Громова О.А., Сардарян И.С., Федотова Л.Э. Сравнительный хемореактомный анализ мексидола. Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. 2017; 117(1-2): 75-84.
- Marduel M., Ouguerram K., Serre V., Bonnefont-Rousselot D., Varret M. Description of a large family with autosomal dominant hypercholesterolemia associated with the APOE p.Leu167del mutation. Hum. Mutat. 2013; 34(1): 83-7. https://dx.doi.org/10.1002/humu.22215.
- Westerterp M., Berbee J.F., Rensen P.C. Apolipoprotein C-I binds free fatty acids and reduces their intracellular esterification. J. Lipid Res. 2007; 48(6): 1353-61. https://dx.doi.org/10.1194/jlr.M700024-JLR200.
- Nichols W.C., Dwulet F.E., Liepnieks J., Benson M.D. Variant apolipoprotein AI as a major constituent of a human hereditary amyloid. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1988; 156(2): 762-8. https://dx.doi.org/10.1016/s0006-291x(88)80909-4.
- Тапильская Н.И., Сажина И.Н., Андреева М.Д., Сорокина О.В. Эффективность применения комбинации миоинозитола и D-хироинозитола в соотношении 5:1 с марганцем и фолиевой кислотой у пациенток репродуктивного возраста с нерегулярным менструальным циклом и ожирением. Гинекология. 2022; 24(2): 101-7.
- Обоскалова Т.А., Воронцова А.В., Звычайный М.А., Гущина К.Г., Майтесян М.М. Результаты применения комбинации миоинозитола и D-хироинозитола в соотношении 5:1 у женщин с синдромом поликистозных яичников. Гинекология. 2020; 22(6): 84-9.
- Bonnet S., Archer S.L., Michelakis E.D. A mitochondria-K+ channel axis is suppressed in cancer and its normalization promotes apoptosis and inhibits cancer growth. Cancer Cell. 2007; 11(1): 37-51. https://dx.doi.org/10.1016/j.ccr.2006.10.020.
- Deyev I.E., Sohet F., Vassilenko K.P., Petrenko A.G. Insulin receptor-related receptor as an extracellular alkali sensor. Cell Metab. 2011; 13(6): 679-89. https://dx.doi.org/10.1016/j.cmet.2011.03.022.
- Edens W.A., Sharling L., Cheng G., Lambeth J.D. Tyrosine cross-linking of extracellular matrix is catalyzed by Duox, a multidomain oxidase/peroxidase with homology to the phagocyte oxidase subunit gp91phox. J. Cell Biol. 2001; 154(4): 879-91. https://dx.doi.org/10.1083/jcb.200103132.
- Cha J.Y., Maddileti S., Mitin N., Harden T.K., Der C.J. Aberrant receptor internalization and enhanced FRS2-dependent signaling contribute to the transforming activity of the fibroblast growth factor receptor 2 IIIb C3 isoform. J. Biol. Chem. 2009; 284(10): 6227-40. https://dx.doi.org/10.1074/jbc.M803998200.
- Citores L., Bai L., Sorensen V., Olsnes S. Fibroblast growth factor receptor-induced phosphorylation of STAT1 at the Golgi apparatus without translocation to the nucleus. J. Cell. Physiol. 2007; 212(1): 148-56. https://dx.doi.org/10.1002/jcp.21014.
- Plotnikov A.N., Hubbard S.R., Schlessinger J., Mohammadi M. Crystal structures of two FGF-FGFR complexes reveal the determinants of ligand-receptor specificity. Cell. 2000; 101(4): 413-24. https://dx.doi.org/10.1016/s0092-8674(00)80851-x.
- Tolbert W.D., Daugherty-Holtrop J., Gherardi E., Vande Woude G., Xu H.E. Structural basis for agonism and antagonism of hepatocyte growth factor. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010; 107(30): 13264-9. https://dx.doi.org/10.1073/pnas.1005183107.
- Elabd C., Cousin W., Upadhyayula P., Chen R.Y., Chooljian M.S., Li J. et al. Oxytocin is an age-specific circulating hormone that is necessary for muscle maintenance and regeneration. Nat. Commun. 2014; 5: 4082.https://dx.doi.org/10.1038/ncomms5082.
- Yachie A., Niida Y., Wada T., Igarashi N., Kaneda H., Toma T. et al. Oxidative stress causes enhanced endothelial cell injury in human heme oxygenase-1 deficiency. J. Clin. Invest. 1999; 103(1): 129-35. https://dx.doi.org/10.1172/JCI4165.
- Калачева А.Г., Торшин И.Ю., Стельмашук Е.В., Генрихс Е.Е., Александрова О.П., Хаспеков Л.Г., Громова О.А. Нейропротекторное действие миоинозитола на клеточной модели глутаматного стресса как основа для профилактики нарушений внутриутробного развития головного мозга. Фармакокинетика и фармакодинамика. 2018; 3: 9-20.
- Zuberi S.M., Eunson L.H., Hanna M.G. A novel mutation in the human voltage-gated potassium channel gene (Kv1.1) associates with episodic ataxia type 1 and sometimes with partial epilepsy. Brain. 1999; 122(Pt 5): 817-25.https://dx.doi.org/10.1093/brain/122.5.817.
- McKnight G.L., Karlsen A.E., Kowalyk S., Mathewes S.L., Sheppard P.O., O'Hara P.J., Taborsky G.J. Jr. Sequence of human galanin and its inhibition of glucose-stimulated insulin secretion from RIN cells. Diabetes. 1992; 41(1): 82-7. https://dx.doi.org/10.2337/diab.41.1.82.
- Mi S., Lee X., Shao Z., Thill G., Ji B., Relton J. et al. LINGO-1 is a component of the Nogo-66 receptor/p75 signaling complex. Nat. Neurosci. 2004; 7(3): 221-8. https://dx.doi.org/10.1038/nn1188.
- Shimizu S., Matsuzaki S., Hattori T., Kumamoto N., Miyoshi K., Katayama T., Tohyama M. DISC1-kendrin interaction is involved in centrosomal microtubule network formation. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2008; 377(4): 1051-6. https://dx.doi.org/10.1016/j.bbrc.2008.10.100.
- Rossignol P., Ho-Tin-Noe B., Vranckx R., Bouton M.C., Meilhac O.,Lijnen H.R. et al. Protease nexin-1 inhibits plasminogen activation-induced apoptosis of adherent cells. J. Biol. Chem. 2004; 279(11): 10346-56.https://dx.doi.org/10.1074/jbc.M310964200.
- Delvaeye M., Noris M., De Vriese A., Conway E.M. Thrombomodulin mutations in atypical hemolytic-uremic syndrome. N. Engl. J. Med. 2009; 361(4): 345-57. https://dx.doi.org/10.1056/NEJMoa0810739.
- Merryweather-Clarke A.T., Cadet E., Bomford A., Robson K.J. Digenic inheritance of mutations in HAMP and HFE results in different types of haemochromatosis. Hum. Mol. Genet. 2003; 12(17): 2241-7. https://dx.doi.org/10.1093/hmg/ddg225.
- Ghavami S., Eshragi M., Ande S.R., Chazin W.J., Klonisch T., Halayko A.J. et al. S100A8/A9 induces autophagy and apoptosis via ROS-mediated cross-talk between mitochondria and lysosomes that involves BNIP3. Cell Res. 2010; 20(3): 314-31. https://dx.doi.org/10.1038/cr.2009.129.
- Gordon C.T., Petit F., Kroisel P.M., Jakobsen L., Amiel J. Mutations in endothelin 1 cause recessive auriculocondylar syndrome and dominant isolated question-mark ears. Am. J. Hum. Genet. 2013; 93(6): 1118-25.https://dx.doi.org/10.1016/j.ajhg.2013.10.023.
Поступила 07.08.2022
Принята в печать 11.09.2022
Об авторах / Для корреспонденции
Торшин Иван Юрьевич, к.ф.-м.н., с.н.с. Института фармакоинформатики, ФИЦ ИУ РАН, Москва, Россия; ЦХАБД НОЦ ЦЭ МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия, https://orcid.org/0000-0002-2659-7998, 119333, Россия, Москва, ул. Вавилова, д. 42.Громова Ольга Алексеевна, д.м.н., профессор, в.н.с., научный руководитель Института фармакоинформатики, ФИЦ ИУ РАН, Москва, Россия; ЦХАБД НОЦ ЦЭ МГУ
им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия, unesco.gromova@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-7663-710X, 119333, Россия, Москва, ул. Вавилова, д. 42.
Тетруашвили Нана Картлосовна, д.м.н., заведующая 2-м отделением акушерским патологии беременности, ФГБУ НМИЦ АГиП им. академика В.И. Кулакова
Минздрава России, n_tetruashvili@oparina4.ru, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Автор, ответственный за переписку: Ольга Алексеевна Громова, unesco.gromova@gmail.com
Вклад авторов: Торшин И.Ю. – сбор и обработка материала, написание текста; Громова О.А. – идея исследования, написание текста; Тетруашвили Н.К. – редактирование текста.
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии необходимости раскрытия конфликта интересов в отношении данной публикации.
Финансирование: Исследование выполнено за счет гранта Российского Научного Фонда (проект № 20-12-00175), ИГХТУ.
Обмен исследовательскими данными: Данные, подтверждающие выводы этого исследования, доступны по запросу у автора, ответственного за переписку, после одобрения ведущим исследователем.
Для цитирования: Торшин И.Ю., Громова О.А., Тетруашвили Н.К. Хемотранскриптомный анализ синергизма D-хироинозитола и миоинозитола в контексте постгеномной фармакологии.
Акушерство и гинекология. 2022; 9: 135-145
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2022.9.135-145
Также по теме
