Монгол Улсын ШУА-ын Химийн шинжлэх ухааны доктор, Төрийн шагналт академич Түдэвийн Ган-Эрдэнэ “МИНИЙ МЭДЭХ УУРАГ” сэдвээр энэ сарын 19-нд Тусгаар тогтнолын ордонд лекц уншсан. Уг лекцийг хүргэж байна.
Монгол оронд орчин цагийн шинжлэх ухааны олон салбар хөгжиж эхэлсэн тэр л үед уургийн химийн судалгаа мөн хөгжлийнхээ эхлэлийг тавьсан байдаг. Энэ үеэс бид хүнс болон анагаах ухааны салбарт уургийг шинжлэх ухааны аргаар тодорхойлж эхэлсэн. Бид зөвхөн уургийн агуулга хэмжээг нь тодорхойлохоос гадна түүний бүтэц, бүрэлдэхүүнийг нь ч тодорхойлж судлаж эхэлсэн нь уургийн организмд гүйцэтгэдэг үүргийг тайлбарлах эхлэлийг тавьсан нь салбарын том хөгжил дэвшил байлаа. Уураг нь 20 төрлийн амин хүчил өөр хоорондоо пептидийн холбоогоор холбогдсон гинжин хэлбэртэй биомолекул. Генийн мэдээлэл агуулдагуураг дахь амин хүчлүүдийн дэс дарааллыг уургийн анхдагч бүтэц гэнэ. Уургийн гинжин молекул дахь альфа спирал, ветта бүтцийг хоёрдогч бүтэц гэнэ. Уургийн орон зайн бүтцийг гуравдагч бүтэц гэдэг. Дөрөвдөгч бүтэц гэжхэд хэдэн уургууд хоорондоо харилцан үйлчилэлцэж оршин тогтнох орон зайн бүтцийг хэлнэ.
ШУА-ийн Химийн хүрээлэнд О.Батмөнх, Б.Доржпалам, Энзимологийн төвд Ж.Цэрэндэндэв, Эрүүл ахуй, халдвар, нян судлалын улсын институтэд Д.Дандий, МУИС-д Д.Пүрэв, Ц.Даш, МУИС, ШУА-ийн Физикийн хүрээлэнд Т.Гунаажав, Д.Нямаа тэргүүтэй судлаачидуураг, ферментийг ялган цэвэрлэх, уургийн аминхүчлийн бүрэлдэхүүн, дэс дарааллыг тогтоох, уургийн молекулын хөдөлгөөнийг бодох зэрэг судалгааны ажлуудыг онолын харьцангүй өндөр түвшинд хийж гүйцэтгэж уургийн шинжлэх ухааны үндэс суурийг тавьсан. Зарим үр дүн үйлдвэр практикт нэвтэрч, Энзимологийн төв химотрипсин зэрэг субстанцийг экспортолж ч байв.
Уургийн судалгааны салбарт миний хийж гүйцэтгэсэн ажил:
Пепсин,химозин, катепсин
Монгол орны эндемик амьтан болох сарлаг ба тэмээний ходоодноос пепсин, пепсиноген; хурганы ходоодноос химозин ферментүүдийг биохимийн судалгаанд 1980-аад оны эхээр шинээр нэвтэрч эхлэж байсан аффины болон бусад хроматографын аргуудыг хослуулан идэвхтэй хэлбэрийг нь алдагдуулалгүй цэврээр ялган авч, N-төгсгөлийн амин хүчлийн дарааллыг анх тогтоосон нь уургийн химийн тэр дундаа энзимологийн салбарыг шинэ мэдлэгээр баяжуулсан ажил болсон. Мөн түүнчлэн дэлүүний катепсин В, Н-ийн анхдагч бүтэц, дисульфидийн холбооны байршлыг тогтоон, орон зайн бүтцийн моделийг тооцоолон гаргаж, пептидазын идэвхи үйлчлэлийн механизмыг тайлбарлав.
Убикютинтэй төстэй уураг салгагч ферментийн субстрат, ингибитор
Энэ ажлын зорилго нь убикютинтэй төстэй уургуудыгсалгагч ферментийн ингибитор, субстратыг нийлэгжүүлэн гарган авах, тэдгээрийг ашиглан убикютинтэй төстэй уургийг салгагчшинэ ферментийг олж илрүүлж, тодорхойлоход оршиж байв. Убикютин (Ubiquitin) нь 76 аминхүчлээс бүрдсэн, орон зайн маш тогтвортой бүтэцтэй, эукариот организмд байдаг уураг. 1970-аад оны сүүлээс эхлэн A. Ciechanover, A. Hershko, I. Rose наруг уургийг судлан организмд гүйцэтгэх үүргийг тайлбарлаж 2004 онд Химийн ухааны салбарт Нобелийн шагнал хүртсэн. Убикютин нь С-төгсгөлийнхөө глицины карбоксилийн бүлгээр өөр уургийн лизиний хажуугийн ипсилон амин бүлэгтэй гурван үе шаттайгаар, зохих ферментүүдийн тусламжтай изопептидийн ковалентын холбоогоор холбогдож тэр уургийг убикютинжүүлдэг. Бие организмд нэгэн мөчид нийлэгжсэн уургууд зохих хугацаа, тодорхой нөхцөлд убикютинжих “тавилан”-тай бөгөөд энэ нь уураг задралд орж, шинэ уураг нийлэгжих процессийг эхлүүлдэг. Убикютин нь организмд дангаараа болон өөр уургийг убикютинжүүлсэн хэлбэртэй байхын зэрэгцээ полиубикютин үүсгэсэн хэлбэрээр тохиолддог. Убикютиний молекул бүтэцдээ полиубикютин үүсгэх чадвартай лизиний долоон үлдэгдэлтэй ба өөр хоорондоо убикютинжиж, хоёроос долоо хүртэл мономерээс бүтсэн полиубикютин үүсгэдэг. Организмд 48 дахь лизинээр убикютинжиж үүссэн полиубикютин элбэг тохиолддог батетраубикютинээр тэмдэглэгдсэн уургийг задралд оруулдаг протеасомын комплексын ферментүүдийн үйлчлэлийн механизм хамгийн их судлагдсан болно. Убикютиныг организмд үүргээ гүйцэтгэсэний дараа холбогдсон уургаас нь салгадаг цистейны төрлийн ферментүүдийг убикютин салгагч фермент (Deuiquitinating enzymes-DUBs) гэнэ. Энэ ферментүүдийг дотор нь убикютиныг процессинг хийдэг UCH (Ubiquitin C-terminal hydrolase), уургаас убикютин салгадаг мөн полиубикютиныг мономер болгон задладаг UBP (Ubiquitin specific processing protease) гэж хоёр ангилдаг. Эдгээрийн зэрэгцээ организмдSUMO (Small ubiquitin like modifier), ISG15 (Interferon stimulating gene), Nedd8 (Neural precursor cell-expressed developmentally downregulated) гэх мэтийн арав гаруй убикютинтэй төстэй уургууд олдсон. Убикютинтэй төстэй уургууд нь убикютины нэгэн адил тэмдэглэсэн уургаасаа уг уургуудыг зохих ферментүүдийн тусламжтайгаар салгадаг. Убикютинтэй төстэй уургуудыг салгадаг ферментүүд ULP (Ubiquitin-like protein processing protease) нь бас л цистейны төрлийн ферментүүд. Зөвхөн металл агуулсан изопептидаз нь дээрх ангилалд ордоггүй одоогийн байдлаар илэрсэн ганц фермент юм. Ер нь шинэ ферментүүдийг олж илрүүлэх, шинж чанарыг нь тодорхойлоход сайн субстрат, ингибитор их хэрэгтэй байдаг. Убикютинтэй төстэй уургуудыг салгагч ферментүүдийн субстрат, ингибитор гарган авахад уг уургийн орон зайн бүтцийг нь алдагдуулахгүйгээр С-төгсгөлийг тио-нийлмэл эфир болгон идэвхижүүлэх нь чухал. Ингэж гарган авсан убикютинтэй төстэй уургийн С-төгсгөлийн нийлмэл тиоэфиртэй бага молекултай функцонал бодисуудыг урвалд оруулан убикютинтэй төстэй уургуудын субстрат ба ингибиторыг нийлэгжүүлсэн. Жишээлбэл, FLAG-Nedd8 нийлмэл тиоэфирийг Glycyl vinylmethyl sulfone-тай урвалд оруулан FLAG-Nedd8-VS ингибиторыг мөн Nedd8 нийлмэл тиоэфирийг glycyl-7-amido-4-methylcoumarin (AMC)-тай оруулан Nedd8-AMC субстрат гарган авсан. Гарган авсан Nedd8-ын субстрат ба ингибиторыг молекул жинг нь масс спектрийн аргаар, идэвхийг убикютин салгагч фермент UCH-L3 ашиглан тодорхойлж зөв нийлэгжсэнийг тогтоосон. Харин ISG15-ын уламжлалуудыг цэврээр ялган молекул жинг тодорхойлж чадаагүй ч идэвхийг амьтны эсийн дээр туршиж идэвхитэй хэлбэрт нийлэгжүүлснийг нь батласан.
Nedd8 салгагч фермент
Нийлэгжүүлж гарган авсан FLAG-Nedd8-VS ингибитороор хулганын L–M(TK-) эсийн хандыг тэмдэглэн UCH-L3 болон актин оллоо.Үүний зэрэгцээ SENP8 фермент шинээр олж илрүүлсэн ба SENP8 ферментийг рекомбинант SENP8 уургийн эсрэг биеийг ашиглан шинжилж дүнг баталгаажуулав. Мөн түүнчлэн рекомбинант SENP8 ферментээр Nedd8-AMC субстратыг таслахад Км утга нь Ub-AMC-ыг таслахаас 100 дахин их байв. Энэ бүгдээс шинээр илрүүлсэн SENP8 фермент нь Nedd8-ыг салгагч фермент болох нь гарцаагүй батлагдаж байгаа учир DEN1 гэж нэрлэв. DEN1 фермент нь олон газар Nedd8 -аар тэмдэглэгдсэн куллины уургаас Nedd8–ыг сайн салгаж байгаа нь давхар баталгаа болж байна. Уг нь DEN1 нь Ubiquitin-like protease-ULP ангилалд багтдаг. Энэ ангиллын 8 SENP ферментүүдийн дотор DEN1 нь филогенетикийн хувьд хамгийн алсдагдсан фермент байв. ULP ангиллын ферментүүд нь зөвхөн SUMO-г салгадаг гэж үзэж байсан бол шинээр тодорхойлсон фермент DEN1 нь Nedd8-ыг салгагч фермент болохыг анх удаа тогтоолоо. Рекомбинантын аргаар гарган авсан DEN1 болон Nedd8–Aldehyde ингибитор хоёрыг холбож тогтвортой комплекс үүсгэн, үүссэн комплексийн орон зайн бүтцийг рентген туяаны аргаар тодорхойллоо. DEN1 болон Nedd8 хоёр уураг нь бие биедээ харилцан сайн таарч тохирч байгааг уургийн орон зайн бүтцийн зураг дээр үзүүлэв. Ингэж DEN1 бол Nedd8-ийг салгагч физиологийн фермент болох нь батлагдлаа.
ISG15-ыг салгагч фермент
Хулганы L-M(TK-) эсийн ханд нь ISG15-AMC субстратыг задлаж байсан учраас ханданд ISG15-ыг салгагч фермент байгаа нь тодорхой. Дээрхи хандыг HA-ISG15-VS-аар тэмдэглэж Isopeptidase T болон убикютин салгагч фермент ULP14-ийголсон. Харин HA-ISG15-VS-аар тэмдэглэгдэнэ гэж хүлээж байсан ISG15-ыг салгагч фермент UBP43-ыг энэ болон өөр олон төрлийн эсийн ханд дотроос олж илрүүлж чадсангүй. Isopeptidase T нь тетраубикютин салгаж моноубикютин болгодог идэвхитэй. Идэвхитэй төвдөө тетраубикютинтэй харилцан үйлчилдэг орон зайтай учраас убикютины хоёр домайнаас бүтсэн ISG15-тэй харилцан үйлчлэлцэж ISG15-AMC-ыг таслах эсвэл ISG15-ыг про хэлбэрээс нь идэвхитэй хэлбэрт нь оруулах идэвхи үзүүлэх боломжтой нь ингэж илрэв. Энэ таамаглалаа батлахын тулд ISG15-AMC-ыг Isopeptidase T-гээр таслах үед дээрээс нь чөлөөт убикютин хийж өгөхөд Isopeptidase T-гийн идэвхи нэмэгдэж байгаа нь үүнийг ахин батлаж байна. Ийм учраас Isopeptidase T бол ISG15 уургийг холбогдсон уургаас салгагч жинхэнэ физиологийн фермент нь биш болж байгаа юм. Харин вирусийн гаралтай ISG15 уургийг салгагч фермент олдов. САРС корона вирус нь халдвар авсан эс дотор өөрийгөө бий болгоход хэрэгтэй уургууд агуулсан полипротейн нийлэгжүүлдэг. Энэ полипротейн нь өөрийгөө тодорхой газар нь таслаж идэвхижүүлдэг ферментүүд агуулдаг. Эл ферментүүдийн нэг 316 амин хүчилтэй папайнтай төстэй фермент. САРС вирусээр өвчилсэн хүн, амьтанд интерфероныг бусад эм, тариатай хослуулан хэрэглэхэд эдгэрэлт хурдан байгаа ажиглагдсан. Үүнээс уг ферментийг ISG15-ыг салгагч фермент байж болох юм гэсэн таамаглал дэвшүүлэв. Ингээд ISG15 нь убикютинтэй төстэй хоёр домайнтай учир түүнтэй төстэй дараалан залгагдсан хоёр убикютин бүхий субстрат DiUb-AMC шинээр нийлэгжүүлж ISG15-AMC, Ub-AMC-тай зэрэгцүүлэн хэрэглэв. Шинээр нийлэгжүүлсэн DiUb-AMC субстрат нь дээрхи хоёр ферментийн өвөрмөгц идэвхийг тодруулахад ихээхэн тус дэм болов. САРС коронавирусын папайнтэй төстэй уураг задлагч PLpro фермент нь ISG15-AMC субстратыг маш сайн таслаж DiUb-AMC, Ub-AMC-ыг муу таслаж байхад харин Isopeptidase T фермент нь ISG15-AMC субстратыг маш муу, Ub-AMC-ыг тааруухан DiUb-AMC субстратыг маш сайн таслаж байв. Эндээс САРС корона вирусын папайнтэй төстэй уураг задлагч PLpro фермент нь ISG15 уургийг салгагч фермент болох нь үндсэндээ танигдсан. Шинэ идэвхийг хөдөлгөөнгүй баталгаажуулахын тулд убикютинтэй төстэй ISG15 уургийн өмнөгч урьтал хэлбэр болох ISG17, тетраубикютин зэрэг уургуудыг субстрат болгон ашиглалаа. Туршилтын дүнг харьцуулан үзэхэд ISG15-ыг салгах идэвхи нь САРС корона вирусын папайнтэй төстэй PLpro фермент нь Isopeptidase T ферментээс хамаагүй өндөр байв. Мөн энэ фермент нь тетраубикютин субстратыг эхлээд диубикютин болгож таслаад дараа нь моно убикютин болгож байхад Isopeptidase T нь тетраубикютиныг шууд моно убикютин болгон задлаж байлаа. Цуврал туршилтуудын үр дүнгүүдийг нэгтгэн дүгнээд САРС корона вирусын папайнтэй төстэй PLpro фермент нь ISG15-ыг салгагч фермент мөн гэж үзэв. Бусад судлаачид ийм үр дүнд хүрсэн тухай хэвлэж нийтлэсэн нь энэ ажлын бас нэг баталгаа болсон. САРС корона вирусын папайнтэй төстэй уураг задлагч PLpro ферментийн ISG15 уургийг салгагч шинэ идэвхи нь САРС корона вирусаар халдварласан хүн, амьтны өвчнийг анагаах эмийг олж илрүүлэхэд том боломж олгож байгаа юм ач холбогдолтой.
Эх орны уурагт түүхий эдийг ашиглах талаар хийсэн ажил
Онолын судалгааны дээрх ажлын зэрэгцээ бидуурагт түүхий эд (хүнсний зориулалттай болон хүнс, хөнгөн үйлдвэрийн хаягдал хоёрдогч түүхий эд): ээдэмцэр, шар сүү, арьс ширний год хаягдал, шар буурцаг, пивоны хаягдал дрожжи, малын элэг, цус, нойр булчирхай, тархи, шөрмөс, шилзэргийг иж бүрэн боловсруулж, ашиглах судалгааны ажлыг явуулж ирсэн. Үүний дүнд сүүний хуурай уураг, желатин, гемагуулсан биобэлдмэл, шар сүүний уураг болон микро биологийн тэжээлт орчны суурь-пептон, сүүний уургийн пептид, амин хүчил дээр суурилсан “Ампет” био бэлдмэл, коллаген, шар буурцаг болон элэгний задраг г.м. нилээд олон төрлийн био бүтээгдэхүүн гарган авах арга, технологи боловсруулж зүгшрүүлэн үйлдвэр практикт нэвтрүүлсэн ба нэвтрүүлэхээр ажиллаж байна. Судалгааны үр дүнд шинэ бүтээл, 7 патентын эрх хамгаалсанаас 1 нь АНУ-ын патент болно. Үндэсний стандарт 6, техникийн норм 1, технологийн заавар 8-ыг боловсруулсан. Дээр дурьдсан үйлдвэр практикт нэвтрүүлсэн бүтээгдэхүүнүүдээс заримыг, тухайлбал хуурай уураг–казейнат натрыг ихээхэн хэмжээгээр Хятад, Герман, Японулсад пептоныг бага хэмжээгээр Финланд, Чехословак зэрэг орнуудад экспортолж байв. Одоо гарааны компани байгуулах зорилт тавин ажиллаж байна.