?

Российские учёные: победить паралич поможет паучий яд

Фото: Вести.Ru

Российские учёные совместно с зарубежными коллегами обнаружили, что яд паука вида Heriaeus melloteei может стать основой для создания лекарств от гипокалиемического периодического паралича. Причиной этой болезни является мутация генов, из-за которой в скелетных мышцах возникают так называемые токи "утечки" через потенциал-зависимые ионные каналы NaV1.4. В результате такого дефекта "подтекающего" канала мышцы оказываются неспособны отвечать на сигналы нервной системы, и развивается слабость вплоть до паралича.

Команда специалистов из МГУ поясняет: в состав любой клеточной мембраны входят ионные каналы — белковые поры, избирательно пропускающие ионы внутрь клетки и наружу. За счёт их работы мембрана оказывается неодинаково заряжена с двух сторон, то есть обладает разностью потенциалов. В отсутствие раздражающих стимулов она поддерживается на постоянном уровне. Под действием разнообразных сигналов определённые ионные каналы открываются или закрываются, изменяя, таким образом, ток ионов внутрь и наружу клетки, а также заряд мембраны. В результате некоторые клетки (нервные, мышечные и железистые) возбуждаются — получают возможность отвечать на сигнал.

Однако порой гены, кодирующие каналы, оказываются повреждены, и ответ клеток может стать неадекватным. Например, дефекты потенциал-чувствительных участков потенциал-зависимых натриевых каналов NaV1.4 в мышцах приводят к тому, что даже в закрытом состоянии они "протекают". В клетку просачиваются ионы натрия, из-за чего разность потенциалов мембраны изменяется. Сигналы от нервной системы более не способны возбудить мышцу — так и развивается паралич.

У пациентов с гипокалиемическим периодическим параличом второго типа развивается слабость вплоть до полного обездвиживания. К сожалению, существующие лекарства для облегчения их состояния зачастую неэффективны.

"Наша работа посвящена изучению потенциал-зависимых ионных каналов человека, в частности, рассмотрению мутаций NaV1.4 канала из скелетных мышц, отвечающих за развитие тяжёлого заболевания — гипокалиемического периодического паралича второго типа. В работе впервые показано, что существуют природные соединения, способные заблокировать токи "утечки" через мутантные каналы", — рассказывает доктор биологических наук, академик РАН, декан биологического факультета МГУ Михаил Кирпичников.

Применяя целый арсенал методов генной и белковой инженерии, электрофизиологии, спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и компьютерного моделирования, исследователи изучили причины "неправильной" работы повреждённого мутацией канала. В качестве блокатора был впервые предложен токсин из яда паука H. melloteei.

Структура комплекса канала Nav1.4 из мышц человека с токсином Hm-3 из яда паука Heriaeus melloteei по данным ЯМР. (A) Комплекс Hm-3 (голубой/фиолетовый) с первым потенциал-чувствительным доменом (DI) канала (песчаный/красный). Вид сбоку, со стороны липидного бислоя. (В) Комплекс токсин-канал. Вид на плоскость мембраны со стороны внеклеточного пространства.

Согласно результатам, полученным с помощью сайт-направленного мутагенеза, электрофизиологии, ЯМР-спектроскопии и компьютерного моделирования, он фиксирует потенциал-чувствительный участок канала в положении, устраняющем ток "утечки".

"Открытие подобного действия токсина позволяет надеяться, что можно создать эффективные препараты для лечения больных гипокалиемическим параличом и другими сходными недугами. Полученная нами модель взаимодействия канала и токсина из яда паука открывает перспективы для разработки новых лекарств", — заключает Александр Василевский, кандидат химических наук, преподаватель МГУ и заведующий лабораторией в ИБХ РАН.

Структурную часть работы комментирует Захар Шенкарёв, доктор физико-математических наук, профессор РАН, преподаватель МФТИ и руководитель группы в ИБХ РАН: "Исследования структур комплексов ионных каналов с токсинами в мембране представляет непростую задачу. Основная проблема в нашей работе была связана с низкой стабильностью образцов в условиях ЯМР-эксперимента. Для её решения нам пришлось разработать целый ряд новых экспериментальных методик, что позволило ускорить процесс сборки структурных данных с нескольких дней до нескольких часов".

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Напомним, ранее выяснилось, что паучий яд способен устранить последствия инсульта.

Популярные темы
illustration Created with Sketch.
Задайте ваш вопрос
Задать вопрос
Новости партнеров
Новости партнеров