Новости химической науки > Пауки и улитки для изучения ионных каналов

Нейротоксины, вырабатываемые организмами конических улиток и пауков, помогли нейробиологам Себастьяну Ауэру (Sebastian Auer) и Инес Ибанес-Таллон (Ines Ibañez-Tallon) из Центра Молекулярной Медицины Макса Дельбрюка в Берлине (MDC) исследовать функционирование ионных каналов клеток-нейронов.

Нейротоксины, вырабатываемые организмами конических улиток и пауков, помогли нейробиологам Себастьяну Ауэру (Sebastian Auer) и Инес Ибанес-Таллон (Ines Ibañez-Tallon) из Центра Молекулярной Медицины Макса Дельбрюка (Берлин, Германия) исследовать функционирование ионных каналов клеток-нейронов. Ионные каналы клеточной мембраны позволяют клеткам взаимодействовать с окружающей средой. Исследователи из MDC разработали систему, которая впервые позволяет осуществлять направленное длительное исследование функций ионных каналов млекопитающих, а также блокировать ионные каналы с помощью нейротоксинов. Введение гена, ответственного за экспрессию токсина, позволило получить трансгенных мышей с блокированным синдромом хронических болей. (Nature Method, doi:10.1038/NMETH.1425)

Ионные каналы клеточной мембраны позволяют клеткам взаимодействовать с окружающей средой. Исследователи из MDC разработали систему, которая впервые позволяет осуществлять направленное длительное исследование функций ионных каналов млекопитающих, а также блокировать ионные каналы с помощью нейротоксинов. Введение гена, ответственного за экспрессию токсина, позволило получить трансгенных мышей с блокированным синдромом хронических болей.

Существует около полутысячи видов конических улиток, каждый вид может вырабатывать от 50 до 200 различных конотоксинов (conotoxins). Сравнимое количество белковых токсинов вырабатывают змеи, пауки, морские анемоны, скорпионы и другие ядовитые животные, которые используют нейротоксины, чтобы парализовать свою жертву.

По оценкам, существует около 100000 нейротоксинов. В последнее время эти соединения привлекают к себе пристальное внимание ученых – различные нейротоксины могут связываться с различными типами ионных каналов, рецепторов и других молекул сигнальной системы, что позволяет охарактеризовать их физиологическую функцию.

Исследования такого рода могут оказаться полезными для изучения ряда заболеваний, и, в конечном итоге, найти способы блокировки гиперактивных ионных каналов. Например, полученный на основе яда конической улитки препарат зиконотид (Ziconotide) используется в клинической практике для лечения хронического болевого синдрома.

Исследователи из группы Ибанес-Таллон сосредоточили свою работу на изучении двух ионных каналов мембраны нейронов, которые могут быть активированы с помощью электричества. После активации они могут способствовать поступлению ионов кальция в нейрон, в качестве ответа на которые клетка высвобождает нейротрансмиттеры, передающие сигнал на очередной нейрон.

В последнее десятилетие растворимые в воде нейротоксины существенно помогли исследователям в изучении ионных каналов и рецепторов благодаря своей способности к селективному связыванию и ингибированию этих каналов, однако активность таких нейротоксинов не всегда специфична.

Группа из MDC применяли в качестве средства доставки токсинов улиток или пауков непосредственно к нейронам лентивирусы (lentiviruse), это позволило добиться направленного и длительного связывания токсинов к определенному кальциевому каналу в клеточной культуре.

Помимо этого исследователи смогли генетически модифицировать организм мышей таким образом, что у трансгенных мышей появилась способность направленно экспрессировать нейротоксины, что также дало дополнительные возможности для длительного изучения ионных каналов.

Источник: Nature Methods,2010, doi:10.1038/NMETH.1425

метки статьи: #биохимия, #медицинская химия, #молекулярная биология, #органическая химия