Ученые из Института биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова вместе с бельгийскими коллегами из Католического университета Лёвена модифицировали один из компонентов яда скорпиона, способный блокировать калиевые каналы. Получившееся вещество, в отличие от природного, взаимодействует преимущественно с каналами, которые отвечают за развитие аутоиммунных заболеваний и рака. Работа была выполнена при поддержке Российского научного фонда (РНФ). Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers in Pharmacology, кратко о них рассказала пресс-служба РНФ.
Калиевые каналы — транспортные белки, которые обеспечивают проникновение ионов калия через клеточную мембрану. Этот механизм поддерживает многие функции организма, в частности, служит для регуляции сердечного ритма. Подробнее о работе ионных каналов можно прочитать в отдельном очерке. Активность калиевых каналов можно остановить специальными веществами, или блокирующими лигандами. На этом основано действие ядов многих животных, позволяющих им защитить себя или обездвижить добычу. Эти яды можно использовать при лечении аутоиммунных заболеваний, чтобы предотвратить атаку иммунных клеток на здоровые клетки человека, или для того, чтобы замедлить рост опухолей.
«Наша глобальная цель — понять, как устроены участки взаимодействия пептидных лигандов и калиевых каналов, — комментирует руководитель проекта Алексей Кузьменков, научный сотрудник лаборатории молекулярных инструментов для нейробиологии (ИБХ РАН. — Это поможет найти ключ к созданию препаратов нового поколения для персонализированной медицины». Для этого авторы работы изучили блокаторы особой изоформы калиевого канала (Kv1.3), которая участвует в аутоиммунных процессах, а также необходима для роста злокачественных опухолей. В качестве «молекулярного каркаса» для создания специфичного блокатора был выбран один из компонентов яда пестрого скорпиона Mesobuthus eupeus.
Сначала авторы моделировали взаимодействие блокатора с каналами на компьютере. Оказалось, что в молекуле полипептида можно заменить некоторые аминокислоты, чтобы блокатор потерял способность связываться с другими изоформами калиевых каналов, за исключением выбранного Kv1.3. Далее ученые получили измененный полипептид в системе синтеза на основе кишечной палочки и изучили его способность блокировать калиевый ток через мембрану. Как и предсказывалось компьютерным моделированием, новое производное показало стократное увеличение специфичности к Kv1.3 по сравнению с природным аналогом.
