Международный коллектив ученых обнаружил, что яд паука Heriaeus melloteei может стать основой для создания лекарств от гипокалиемического периодического паралича. По ходу этой болезни мышцы перестют 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».

C897e30c1c4980468f482095f81c8e943f38164a

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.  / Захар Шенкарев

«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.»

Источники

Яд паука спасет от паралича
Rosinvest.com, 10/04/2018
Яд паука спасет от паралича
Margust (gazeta-margust.ru), 10/04/2018
Яд паука спасет от паралича
Газета.Ru, 10/04/2018
Яд паука спасет от паралича
News.Ru, 09/04/2018
Российские ученые выяснили, что яд паука может спасти от паралича
The world news (theworldnews.net), 09/04/2018
Российские ученые выяснили, что яд паука может спасти от паралича
ПолитВести (politvesti.com), 09/04/2018
Российские ученые выяснили, что яд паука может спасти от паралича
Аргументы и Факты (aif.ru), 09/04/2018
Ученые МГУ обнаружили яд, способный вылечить от паралича
ИА Москва (mskagency.ru), 09/04/2018
Ученые МГУ обнаружили яд, способный вылечить от паралича
MosDay.ru, 09/04/2018
Ученые МГУ обнаружили яд, способный вылечить от паралича
123ru.net, 09/04/2018
Яд паука спасет от паралича
Научная Россия (scientificrussia.ru), 09/04/2018
Яд паука спасет от паралича
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (msu.ru), 10/04/2018
Яд паука спасет от паралича
Индикатор (indicator.ru), 10/04/2018
Яд паука-краба защитит от периодического паралича
Чердак (chrdk.ru), 11/04/2018

Похожие новости

  • 14/04/2017

    Российские ученые приблизились к разгадке механизма выработки лечебных белков

    ​Ученые ТГУ и МГУ выявили механизмы, которые играют главную роль в продукции миокинов - белков, обладающих противовоспалительным действием. Полученные данные помогут активизировать выработку в организме веществ, снижающих уровень воспалительных процессов.
    664
  • 31/05/2017

    Интерн НГУ получила премию им. Ю.Н. Соколова по лучевой диагностике

    ​23-25 мая 2017 года в Москве состоялся XI Всероссийский национальный конгресс лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2017».  «Радиология» на данный момент является самым популярным и масштабным медицинским мероприятием по лучевой диагностике в нашей стране.
    829
  • 20/08/2018

    Ученые установили, что на результат химиотерапии влияет процесс разрушения митохондрий

    ​Программируемое разрушение митохондрий, «энергетических станций» клеток, пределяет ответ опухолевых клеток на химиотерапию. Также этот процесс влияет на различные виды гибели клеток, такие как апоптоз и аутофагия.
    171
  • 02/08/2018

    Московские ученые предложили новый метод таргетированной терапии рака

    ​Сотрудники факультета фундаментальной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова детально изучили связь между действием белка p53, метастазированием опухолей и «самоубийством» клетки. Они обсудили возможные подходы к прогнозированию развития метастазов и подбору лечения, а также предложили соединения, способные подавлять метастазирование.
    151
  • 20/04/2018

    Ученые обнаружили неожиданные функции белка, ответственного за программируемую гибель клеток

    Продолжая исследовать необычные роли белка каспаза-2, одного из важнейших участников апоптоза (программируемой клеточной гибели), биологи обнаружили еще один белок, с которым он может взаимодействовать.
    345
  • 14/12/2017

    Развитие регенеративной медицины получило мощный импульс

    Недавно в Московском университете им. М.В.Ломоносова проходил III Национальный конгресс по регенеративной медицине. Среди десятков интереснейших докладов особо выделялось выступление ученых из петербургского Института цитологии (ИНЦ РАН).
    805
  • 03/07/2018

    Последствия инфаркта миокарда предложили лечить генной терапией

    Российские ученые разработали новый метод генной терапии для лечения последствий инфаркта миокарда. Они предлагают доставлять в пораженные области сердца два гена: HGF и VEGF165. Они кодируют белки, которые помогают расти клеткам внутренней стенки сосудов и защищают клетки сердца от гибели при ишемии.
    161
  • 12/03/2018

    Биологи МГУ о биосинтезе белка и проблеме старения

    ​Профессор Медицинской школы Гарвардского университета Вадим Гладышев получил в 2017 году грант Правительства РФ ("мегагрант") на создание лаборатории системной биологии старения в Научно-исследовательском институте физико-химической биологии имени А.
    334
  • 14/11/2017

    Цифровой гербарий МГУ - крупнейший поставщик данных о биоразнообразии России

    ​Данные об оцифрованных 786 000 образцов Цифрового гербария МГУ импортировали в Глобальную базу данных биоразнообразия GBIF. Информация на международной платформе стала доступна исследователям со всего мира.
    434
  • 29/12/2017

    Ученые разработали алгоритм для ДНК-оригами

    Международный коллектив российских и американских ученых предложил алгоритм компьютерного моделирования сложенных из ДНК трехмерных конструкций. Такие нанороботы могут использоваться в электронике и медицине, например, для доставки лекарств.
    468