Пресс-центр / новости / Наука /
Яд паука спасет от паралича
Сотрудники ИБХ РАН совместно с зарубежными коллегами обнаружили, что токсин из яда паука Heriaeus melloteei может стать основой для создания лекарств от гипокалиемического периодического паралича второго типа. Причиной заболевания служат мутации гена потенциал-зависимых натриевых каналов NaV1.4, характерных для скелетных мышц. В результате мутаций эти каналы проводят аберрантные токи, мышцы оказываются неспособны отвечать на сигналы нервной системы, и развивается слабость вплоть до паралича. До сих пор надежного лекарства от всех случаев этой болезни не существует. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS).
Паук Heriaeus, фотография любезно предоставлена Óscar Méndez.
Потенциал-зависимые натриевые каналы определяют способность клеток нервной и мышечной систем возбуждаться и генерировать потенциал действия. Мутации генов этих каналов могут приводить к различным заболеваниям. Например, некоторые дефекты каналов NaV1.4 в мышцах приводят к тому, что даже в закрытом состоянии они пропускают ионы. В результате мембрана миоцитов деполяризуется, и каналы оказываются инактивированы. Сигналы от нервной системы более не способны возбудить мышцу – 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.
Применяя целый арсенал методов генной и белковой инженерии, электрофизиологии, ЯМР-спектроскопии и компьютерного моделирования, исследователи изучили причины неправильной работы поврежденного мутацией канала. В качестве блокатора был впервые предложен токсин Hm-3 из яда паука Heriaeus melloteei, который, как оказалось, фиксирует потенциал-чувствительный домен канала в положении, устраняющем аберрантный ток. Открытие подобного действия токсина позволяет надеяться, что можно создать эффективные препараты для лечения больных гипокалиемическим параличом и другими сходными недугами. А полученная модель взаимодействия канала и токсина из яда паука открывает перспективы для разработки новых лекарств.
Работа выполнена сотрудниками лаборатории молекулярных инструментов для нейробиологии, возглавляемой к.х.н. Александром Василевским, группы структурной биологии ионных каналов, возглавляемой д.ф.-м.н. профессором РАН Захаром Шенкарёвым, и группы биоинженерии нейромодуляторов и нейрорецепторов, возглавляемой к.б.н. Екатериной Люкмановой, (все из ИБХ РАН) совместно с коллегами с биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова и МФТИ, а также зарубежными коллегами из Института неврологии Университетского колледжа Лондона и Школы медицины Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе. Работа поддержана Российской академией наук (программа «Молекулярная и клеточная биология») и Российским научным фондом (РНФ).
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) Полноразмерный комплекс токсин-канал. Вид на плоскость мембраны с внеклеточной стороны. Рисунок предоставлен З.О. Шенкарёвым.
13 апреля 2018 года