Яд паука остановит гибель нервных клеток
© Alan Cressler/Flickr
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.
Структура комплекса глутаматного рецептора и токсина паука Argiope lobata — ацилполиамина аргиопина. (A) Микрографическая картинка, полученная с помощью криоэлектронной микроскопии, где изображения нескольких молекулярных комплексов обведены для примера зелеными кругами (слева), и усредненные изображения молекулярных комплексов (справа). (B) Структура поры ионного канала рецептора с молекулой аргиопина внутри
© Эдвард Твуми
«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.
Химические формулы блокаторов глутаматных рецепторов, использованных в работе
© Пресс-служба МФТИ
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.