Исследователи из Университета Линчепинга, Швеция, открыли новый механизм, с помощью которого вещества могут открывать определенный тип ионных каналов и тем самым регулировать нервные импульсы. Исследование, опубликованное в научном журнале PNAS, идентифицирует большую группу веществ, которые влияют на связь между различными функциональными частями ионного канала. Открытие может помочь в разработке будущих лекарств.

Электрические сигналы, известные как нервные импульсы, непрерывно передаются в нашем теле с молниеносной скоростью. Они являются основой деятельности мозга: они необходимы для поддержания сердцебиения; и они жизненно важны для любой формы движения и нашего восприятия окружающего мира через наши чувства. Эти нервные импульсы возникают, когда электрически заряженные ионы проходят через каналы в клеточной мембране, которая окружает клетки.

Некоторые ионные каналы действуют как ускорители в нервной системе и усиливают нервную сигнализацию, в то время как другие действуют как тормоза. Лекарства могут либо открывать, либо закрывать ионные каналы, и влияние на нервную сигнализацию зависит от того, на какие ионные каналы воздействует препарат. Местная анестезия, например, работает путем блокирования определенных ионных каналов и уменьшения ощущения боли. Было проведено много исследований веществ, которые закрывают ионные каналы, но относительно мало известно о веществах, которые их открывают. Методы лечения, доступные для некоторых состояний, таких как эпилепсия, сердечная аритмия и хроническая боль, недостаточны. Вот почему Фредрик Элиндер и его коллеги пытаются идентифицировать молекулы, а затем разработать конкретные молекулы, которые оказывают четко определенное воздействие на различные типы ионных каналов.

В новом исследовании ученые использовали высокопроизводительную лабораторную технологию для изучения эффектов 10 000 молекул в библиотеках химических веществ из Лаборатории Science for Life.

"Высокопроизводительная технология скрининга уже давно используется в фармацевтической промышленности, но она довольно нова в академических исследованиях. Фармацевтическая промышленность начинает с чрезвычайно специфического вопроса и ищет вещество, которое может действовать против конкретного заболевания. Напротив, мы использовали эту технологию, чтобы найти ответы на чрезвычайно открытый вопрос, и были удивлены ответами", - говорит Фредрик Элиндер, профессор кафедры биомедицинских и клинических наук Университета Линчепинга.

Ионные каналы состоят из двух частей. Канал, или поры, которые позволяют ионам проходить через них, находятся в центре. Вокруг этого канала расположены компоненты, известные как датчики напряжения, которые воспринимают электрическое напряжение нервной клетки. Установленные лекарства, которые нацелены на каналы, такие как местные анестетики, блокируют поры, но исследователи Лю ищут другие способы тонко регулировать функцию ионных каналов, воздействуя на другие части механизма, который открывает и закрывает поры. В настоящем исследовании они искали вещества, которые влияют на ионные каналы, которые позволяют ионам калия проходить, открывая калиевые каналы определенным образом. Для этого они использовали специально сконструированный ионный канал, на котором тестировали все вещества в библиотеке.

Они исследовали 10 000 веществ, из которых смогли выделить 247 молекул с очень похожими структурами—которые, что интересно, похожи на структуру антикоагулянтного препарата варфарина.

Ученые ранее изучали смоляные кислоты, которые удерживают канал в открытом состоянии. Исследователи полагали, что они могли бы использовать специально разработанный ионный канал для поиска веществ, которые функционируют так же, как и те, которые находятся в смоле. Но когда они исследовали вещества более подробно, они поняли, что эти вещества работают по совершенно другому механизму.

"Мы обнаружили, что новый класс веществ с варфариноподобными структурами связывается с совершенно другим местом на ионном канале: они действуют на стороне ионного канала, обращенной в сторону клетки, где расположена связь между двумя частями ионного канала. Они удерживают эту муфту в активном положении, что, в свою очередь, сохраняет канал открытым. Это стало для нас огромным сюрпризом. Насколько я знаю, не было показано, что какое-либо другое вещество действует на связь между датчиками напряжения и порой", - говорит Фредрик Элиндер.

Исследователи надеются, что открытие нового сайта связывания может послужить основой для разработки специализированных веществ со специфическим воздействием на определенные ионные каналы. Следующим шагом будет выяснить, по каким именно каналам действуют вещества. Это должно дать ключ к пониманию того, какие заболевания можно лечить препаратами, воздействующими на ионные каналы.

ИСТОЧНИК