Ученые из Института биоорганической химии имени М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН при участии коллег из НИИ морфологии человека РАМН и Медицинского университета имени Н. И. Пирогова выяснили, как работает нейротоксин из яда гадюки Никольского (Vipera nikolskii). Этот вид, долгое время считавшийся разновидностью обыкновенной гадюки, распространен на территориях юга европейской части России, Украины, а также отмечен в Молдавии и Румынии. О результатах исследования сообщает пресс-релиз ИБХ РАН.
Исследователи обнаружили, что фермент фосфолипаза А2 из яда гадюки Никольского способен склеивать оболочку клетки (фосфолипидные мембраны), даже если его активность специально заблокировать. Происходит это благодаря присутствию в структуре этого фермента двух участков связывания. Опубликованные в журнале Toxicon результаты работы помогают лучше понять, как действуют многокомпонентные яды змей.
Компоненты животных ядов представляют особый интерес для многих исследователей: они могут использоваться для производства противоядий и создания новых лекарственных препаратов. В их составе присутствуют нейротоксины – яды, которые воздействуют на нервную систему и блокируют проведение нервного импульса. К таким нейротоксинам относятся некоторые типы фермента фосфолипазы А2.
Особый интерес исследователей к фосфолипазе А2 связан с тем, что она служит маркером воспаления. Это означает, что уровень этого фермента в крови повышается при остром воспалении в организме. Поэтому сразу несколько научных групп в мире пытаются создать системы обнаружения активности фосфолипазы А2.
В 2016 году сотрудники Лаборатории химии липидов Института биоорганической химии РАН разработали принципиально новый флуоресцентный метод обнаружения взаимодействия этого фермента с двойным молекулярным слоем липидов – основной структурой оболочки клетки. Метод основан на переносе энергии между двумя флуоресцирующими красителями (флуорофорами), встроенными в слой липидов. «Чтобы протестировать новую разработку на как можно большем числе объектов, мы обратились за помощью в Лабораторию молекулярной токсинологии ИБХ, – рассказывает Иван Болдырев, старший научный сотрудник Лаборатории химии липидов. – У руководителя лаборатории, Юрия Николаевича Уткина, за годы работы собран набор фосфолипаз А2 из ядов различных организмов, в том числе фосфолипазы А2 с двумя аминокислотными цепочками, гетеродимерами, из яда гадюки Никольского. Однако механизм токсичного действия этих гетеродимеров не выяснен».
Исследование с помощью новой системы дало неожиданные результаты. Под действием этих «двойных белков» флуоресценция не разгоралась, как это происходит в случае всех остальных фосфолипаз, а, наоборот, затухала. «Мы поняли, что наткнулись на что-то фундаментально новое», – продолжает Иван. Более глубокое исследование с помощью метода электронной микроскопии показало, что гетеродимерные фосфолипазы А2 из яда гадюки Никольского вызывают агрегацию липидных мембран, то есть «склеивают» их между собой.
Фотография сделана с помощью просвечивающего электронного микроскопа. На ней видно, как нейротоксин змеи склеивает фосфолипидные мембраны (структурные оболочки клетки) между собой. Фото: ИБХ РАН
«Незаряженные мембраны, на поверхности которых нет электрического заряда, под действием гетеродимеров не соединяются», – объясняет Анна Алексеева, младший научный сотрудник Лаборатории химии липидов. С отрицательно заряженными мембранами дело обстоит иначе. «Нам удалось установить направленность гетеродимерных фосфолипаз А2 на них и определить кислотность среды, при которой фермент проявляет активность», – дополняет Дарья Третьякова, аспирант Лаборатории химии липидов.
Новые данные помогают лучше понять действие многокомпонентных ядов змей, а разработанная методология будет востребована для изучения других липид-белковых взаимодействий.
