Структурно-функциональный анализ полипептидных токсинов скорпионов - блокаторов калиевых каналов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.10 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ.

1. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ АСПЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОЛИПЕПТИДНЫХ ТОКСИНОВ С КАЛИЕВЫМИ КАНАЛАМИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1. Введение.

1.2. Калиевые каналы.

1.3. Ингибиторы К+-каналов из яда скорпионов.

1.3.1. Структурные особенности токсинов скорпионов - блокаторов К -каналов.

1.3.2. Специфичность действия токсинов скорпионов.

1.3.3. Механизм действия токсинов скорпионов.

1.3.4. Структурная модель К -селективной поры.

1.4. Нейротоксины змей и морских анемон.

1.5. Токсины из яда пчел.

1.6. Нейротоксины пауков - новый тип ингибиторов К+-каналов.

1.7. к- и кА-Конотоксины.

В течение последних 30 лет фармакологам, физиологам, биофизикам, биохимикам стали доступны многочисленные средства для идентификации, выделения и характеристики разнообразных ионных каналов. Эти средства, разнообразные как по химическому строению, так и функционально, включают алкалоиды, бактериальные токсины, гетероциклические соединения, синтетические инсектициды и огромное число полипептидов, выделенных из различных животных и морских организмов.

Открытие пептидных ингибиторов в ядах змей, скорпионов, пауков, морских анемон сыграло значительную роль в исследовании К+-каналов, их фармакологической характеристике, изучении механизмов ионной проводимости и селективности, выяснении пространственной организации. Высоко аффинные и селективные пептиды были использованы для определения физиологической роли К+-каналов в различных тканях. В качестве своеобразных зондов они использовались для идентификации поро-образующих областей белков, радиоактивные производные некоторых пептидов нашли применение для идентификации рецепторов в нативных тканях, для очистки этих белков и определения их субъединичного состава. Однако, несмотря на достигнутые успехи в области молекулярной биологии К+-каналов строение и физиологическая роль многих типов К+-каналов остаются не выясненными. Поэтому поиск новых лигандов, специфично взаимодействующих с малоизученными типами К+-каналов, выяснение молекулярных аспектов узнавания биомолекул, связи между их пространственной структурой и функцией остается актуальным. Решение такой задачи позволяет не только приблизиться к пониманию принципов узнавания биомолекул, но и создает предпосылки для конструирования новых молекул с заранее заданными свойствами, специфично взаимодействующих с ионными каналами клеточной мембраны.

Данная работа является частью структурно-функциональных исследований полипептидных компонентов яда членистоногих, проводимых в лаборатории нейрорецепторов и нейрорегуляторов ИБХ РАН. Цель настоящей работы состояла в клонировании и определении структуры генов полипептидных токсинов скорпионов, обладающих активностью по отношению к малоизученным типам К+-каналов, получении рекомбинантных продуктов экспрессии данных генов в бактериальной системе, установлении пространственной структуры пептидов, а также получении аналогов токсинов, содержащих направленные замены аминокислотных остатков для более детального изучения механизма их взаимодействия с рецептором. 6

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю член-корр. РАН профессору Гришину Е.В., а также к.х.н. Плужникову К.А. и к.х.н Волковой Т.М. за оказанное внимание, руководство, поддержку и помощь в проведении экспериментальной работы. Автор особо благодарен к.х.н. Быстрову Н.С. за синтез олигонуклеотидов, к.х.н. Носыревой Е.Д. и к.х.н Филиппову А.К. за проведение электрофизиологических исследований по определению биологической активности рекомбинантных токсинов, а также всему коллективу лаборатории нейрорецепторов и нейрорегуляторов. 7