Яд паука остановит гибель нервных клеток

Яд паука-кругопряда Argiope lobata можно использовать для того, чтобы блокировать активность нейрорецепторов мозга человека. Полученные результаты позволят создать препараты для лечения многих нейродегенеративных заболеваний. Исследование международной группы ученых, в которую вошли сотрудники МФТИ, опубликовано в журнале Neuron.

Передача сигнала осуществляется за счет того, что передающий нейрон выбрасывает специальное соединение, нейромедиатор, воздействующее на принимающий нейрон. В зависимости от эффекта нейромедиаторы подразделяются на возбуждающие и тормозные. Нейромедиатор глутамат в головном мозге человека активирует нейроны за счет того, что присоединяется к специальным белкам, встроенным в мембрану, глутаматным рецепторам, и открывает в них ионный канал, пропускающий положительно заряженные ионы. После того как каналы глутаматных рецепторов открываются, мембрана перестает быть электрически нейтральной, в ней возникает потенциал действия, который затем распространяется по отросткам нейрона.

При заболеваниях нервной системы глутаматные рецепторы излишне активизируются, в особенности те из них, которые хорошо проводят кальций. Если в принимающие нейроны попадет слишком большое количество кальция, то запускается процесс апоптоза, который приводит к гибели нервных клеток. Поэтому для регулирования этого процесса ученые хотят создать специальные блокаторы.

Авторы новой работы изучили молекулярную структуру комплекса глутаматного рецептора с тремя блокаторами, включая природный токсин аргиопин из яда паука-кругопряда Argiope lobata и два искусственных соединения. Химическая формула всех трех блокаторов состоит из двух частей: «головы», напоминающей остаток ароматической аминокислоты, и «хвоста» различной длины, включающего аминогруппы, которые соединены алифатическими углеводородными линкерами. Наблюдения производились с помощью метода криоэлектронной микроскопии.

«Оказалось, что эти блокаторы проникают внутрь рецептора, когда тот открывается при действии глутамата. При этом они помещают свой положительно заряженный хвост в узкую отрицательно заряженную часть ионного канала — его селективный фильтр, обусловливающий способность пропускать только катионы — объясняет руководитель работы Александр Соболевский из Колумбийского университета (США). — Пройти канал насквозь блокаторам не позволяет их голова, застревающая во внутренней полости рецептора».

Важно отметить, что токсины и их синтетические аналоги селективно блокируют те рецепторы, которые хорошо пропускают кальций. Они не влияют на непроницаемые для кальция рецепторы, наиболее важные для проведения нервных импульсов в мозге. Преимущество препаратов, которые будут синтезированы по образу и подобию токсинов, состоит в том, что они будут блокировать только «патологические» рецепторы и не трогать физиологически важные.

Теперь, когда известно, как токсины и их синтетические аналоги связываются в канале глутаматного рецептора, химики смогут спроектировать новые, более эффективные блокаторы. Они будут мешать тому, чтобы лишний кальций проникал в принимающие нейроны во время заболеваний нервной системы. В результате получится разработать новые препараты для целого ряда заболеваний, включая боковой амиотрофический склероз (болезнь Шарко или болезнь Лу Герига), эпилепсию, гибель нейронов при ишемии и нейродегенерацию при болезнях Альцгеймера и Паркинсона.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.