Яд паука спасет от паралича

Международный коллектив ученых обнаружил, что яд паука Heriaeus melloteei может стать основой для создания лекарств от гипокалиемического периодического паралича. По ходу этой болезни мышцы перестают отвечать на сигналы нервной системы, и развивается слабость вплоть до паралича. До сих пор надежного лекарства от всех случаев этой болезни не существует. Работа поддержана Российским научным фондом (РНФ), ее результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

В состав любой клеточной мембраны входят ионные каналы — белковые поры, избирательно пропускающие ионы внутрь клетки и наружу. За счет их работы мембрана оказывается неодинаково заряжена с двух сторон, то есть приобретает разность потенциалов. Без раздражающих стимулов она поддерживается на постоянном уровне. Под действием разнообразных сигналов определенные 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, и вследствие этого развивается паралич. У больных 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 тяжелого заболевания — гипокалиемического периодического паралича второго типа. В работе впервые показано, что существуют природные соединения, способные заблокировать токи «утечки» через мутантные каналы», — рассказывает Михаил Кирпичников, доктор биологических наук, один из авторов работы.

С помощью генной и белковой инженерии, электрофизиологии, ЯМР-спектроскопии и компьютерного моделирования исследователи изучили причины «неправильной» работы поврежденного мутацией канала. В качестве блокатора они впервые предложили токсин из яда паука Heriaeus melloteei. Согласно полученным результатам 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 Шенкарев, 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».

Источник http://rscf.ru