Российские биологи и биофизики детально изучили механизм «протечки» ионов, которая не позволяет нормально сокращаться мышцам больных гипокалиемическим периодическим параличом. Ученые показали, что белок Hm-3 из яда паука-бокохода связывается с мутантным мембранным белком, пропускающим лишние ионы, и «затыкает течь», через которую они проходят.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, потенциально позволит разработать специфические терапевтические ингибиторы мутантных ионных каналов, помогающие бороться с параличом. Мышечная возбудимость и способность к сокращению обеспечивается за счет изменения мембранного потенциала клеток, распространяться которому помогают специальные белки, формирующие проницаемые для нескольких типов ионов поры - ионные каналы.

Ток ионов через каналы строго регулируется, так, потенциал-зависимые каналы закрываются и открываются в ответ на изменение мембранного потенциала. С нарушением работы ионных каналов связаны некоторые заболевания, в частности, гипокалиемический периодический паралич (ГПП). Генетически обусловленный ГПП второго типа вызван «протеканием» потенциал-зависимых натриевых каналов типа NaV1.4 или кальциевых каналов типа CaV1.1, в результате чего мышечная возбудимость ухудшается. Это заболевание проявляется периодической мышечной слабостью или параличом, которые продолжаются в течение часов или даже дней, и эффективного лечения для этого синдрома не существует.

Ранее ученые выяснили, что «протекание» каналов происходит из-за мутаций, приводящих к замене остатков аргинина в одной из спиралей потенциал-чувствительной области белка. Эта спираль при изменении мембранного потенциала двигается вверх-вниз и тем самым стабилизирует «открытое» или «закрытое» состояние канала. Мутации в этой спирали приводят к тому, что потенциал-чувствительный домен сам начинает пропускать ионы, чего в норме делать не должен.

Группа исследователей из института биоорганической химии РАН, МФТИ, МГУ и Института неврологии Университетского колледжа Лондона обнаружила, что с потенциал-зависимым доменом натриевого канала NaV1.4 специфически связывается белковый токсин Hm-3, выделенный из паука-бокохода Heriaeus melloteei, который тем самым блокирует «протечку» канала.

Исследователи изучили взаимодействие токсина с очищенным мутантным потенциал-зависимым доменом канала в составе липидных пузырьков, имитирующих клеточную мембрану, при помощи ядерно-магнитного резонанса. Оказалось, что токсин связывается именно с участком, содержащим подвижную спираль, и, помимо того, что не дает потенциал-чувствительному домену пропускать ток, дополнительно стабилизирует канал в «закрытом» состоянии.

Ученые признают, что сам по себе токсин в качестве препарата от периодического паралича не годится, так как связывается не только с мутантными каналами больных, но и с некоторыми нормальными белками. Тем не менее, введение мутаций в ген токсина паука-бокохода и подобных ему токсинов-ингибиторов ионных каналов потенциально может позволить получить белки, которые будут связываться только с «неправильными» каналами.
Яды животных часто рассматриваются в качестве терапевтических средств от разных заболеваний – например, мы рассказывали, что токсин бразильской осы обладает антибактериальным действием широкого спектра, а также специфически убивает раковые клетки, но не действует на нормальные. Посмотреть на портреты необычных ядовитых животных, включая улиток, лягушек и птиц можно в нашем материале «Парад отравителей».

https://nplus1.ru/news/2018/04/10/Hm-3-vs-HypoPP