Российские исследователи установили структуру модулятора холинергической системы морской звезды и установили, что он является структурным гомологом нейромодулятора подобной системы у человека, что поможет в создании новых препаратов для лечения нейродегенеративных заболеваний. Исследование опубликовано в журнале Marine Drugs.
Белки семейства Ly6-uPAR, характерной особенностью которого является «трехпетельная» структурная организация его представителей, принимают участие во многих жизненно-важных ключевых процессах: от регуляции эмбриогенеза рыб и амфибий, мышечного паралича у укушенной змеиным ядом жертвы, контроля злокачественной трансформации клеток до регуляции синаптической передачи.
Многие миллионы лет эволюции разделяют иглокожих и людей. Несмотря на это, в новой совместной работе ученых из ИБХ РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова, Института Цитологии РАН, ВШЭ и МФТИ в результате исследований генома морской звезды Asterias rubens был предсказан белок Lystar5, экспрессирующийся в целомоцитах морской звезды и являющийся структурным гомологом нейромодулятора Lynx2 из мозга человека (сходство аминокислотной последовательности составило ~ 51 %). Оба белка принадлежат семейству Ly6-uPAR. Показано, что, как и нейромодулятор Lynx2, Lystar5 способен взаимодействовать с никотиновым ацетилхолиновым рецептором a4b2 типа, одним из самых распространенных никотиновых рецепторов в мозге млекопитающих. Кроме того, инкубация Lystar5 с нейронами мыши снижало экспрессию ацетилхолинэстеразы, и a4 и a7 субъединиц nAChR. Трехпетельная структура Lystar5 была подтверждена с помощью ЯМР-спектроскопии в рамках дипломной работы студента 1го курса магистерской программы Биофака МГУ «Структурная биология и биотехнология» Черникова Андрея.
«Таким образом, описан первый модулятор холинергической системы морской звезды, — говорит профессор Биофака МГУ им. М.В. Ломоносова, руководитель магистерской программы «Структурная биология и биотехнология» Екатерина Люкманова. — Консервативность и распространённость у различных таксонов гомологичных белков с «трехпетельной» организацией свидетельствует об их эволюционной важности. Предположительно, Lystar5 обладает иммунными, адгезионными, и/или регуляторными свойствами».
В дальнейшем, исследователями планируется исследование экспрессии Lystar5 и в других тканях и установление его функции в организме морской звезды. Получение этой информации, возможно, будет полезно для создания новых модуляторов никотиновых рецепторов, являющихся мишенями для препаратов для лечения ряда нейродегенеративных заболеваний.
Текст: Екатерина Люкманова
Paramonov, A.S.; Shulepko, M.A.; Makhonin, A.M.; Bychkov, M.L.; Kulbatskii, D.S.; Chernikov, A.M.; Myshkin, M.Y.; Shabelnikov, S.V.; Shenkarev, Z.O.; Kirpichnikov, M.P.; Lyukmanova, E.N. New Three-Finger Protein from Starfish Asteria rubens Shares Structure and Pharmacology with Human Brain Neuromodulator Lynx2. Mar. Drugs 2022, 20, 503. https://doi.org/10.3390/md20080503
