Яд пестрых скорпионов можно использовать для лечения аутоиммунных болезней и некоторых типов рака. К такому выводу пришли биологи, которые настроили взаимодействие молекул яда с каналами калия, создав эффективный блокатор утечки ионов из организма.

Калиевые (К+) каналы — важные мембранные белки для всех живых организмов, они контролируют вывод ионов калия из организма. Для млекопитающих особое значение имеют каналы с напряженными связями (KVs), в частности KV1.3 —одна из наиболее изученных изоформ К+, которая участвует в развитии аутоиммунных заболеваний (например, рассеянного склероза и сахарного диабета первого типа) и некоторых типов рака.

Одно из направлений фармакологических исследований — поиск способа повлиять на KV1.3 и тем самым найти лекарство от многих болезней. Ученые активно исследуют природные соединения: растительные экстракты и яды животных. Биологи уже много лет используют их при производстве лекарств: например, яд конусной улитки входит в состав экспериментальных препаратов от болезни Альцгеймера и эпилепсии.

«Яд животных служит богатым источником перспективных соединений, влияющих на ионные каналы, которые могут быть использованы в качестве потенциальных лекарств», — говорят авторы исследования.

Действительно, белки и токсины, которые содержатся в ядах некоторых животных, попадают на клетки и блокируют вывод веществ из них. Для здорового человека это смертельно, но при некоторых нейродегенеративных болезнях, когда утечка ионов калия из клеток слишком сильная, таким способом можно помочь пациенту.

На рисунке смоделирована структура MeKTx13–3 в комплексе с Kv1.1–1.3. А) общая структура комплекса KV1.3-MeKTx13–3. (B, C) вид крупным планом на область преддверия пор канала в комплексах KV1.1-MeKTx13–3 и KV1.2-MeKTx13–3 соответственно. D) выравнивание аминокислотных последовательностей во внеклеточной области пор kv 1.1–1.3 каналов. / © Frontiers in Pharmacology

Группа российских ученых создала лекарство на основе яда пестрого скорпиона (Mesobuthus eupeus). Он не смертелен: при контакте с ним человек будет ощущать боль, зуд, отек и жжение. Некоторые его компоненты уже использовались для лечения малярии и артрита. Для нового исследования биологи выделили из токсина белок MeKTx13–3, который затрагивает работу каналов KV1.1 и в меньшей степени KV1.3.

Чтобы сделать из него препарат, влияющий на KV1.3, пришлось изучить, как он взаимодействует с разными типами ионных каналов. Подробности исследования опубликованы в журнале Frontiers in Pharmacology. Исследователи установили, что структуру белка можно изменить и сильно снизить его влияние на KV1.1.

Выяснилось, что нужно заменить всего четыре аминокислоты, чтобы ослабить воздействие белка на KV1.1 и KV1.2 и предотвратить электростатическое отталкивание ионов.

Опыты на зародышах лягушек показали, что ученым удалось в 100 раз повысить эффективность воздействия токсина на каналы KV1.3. Они собираются использовать новое соединение, названное MeKTx13–3_AAAR, для создания препаратов против нейродегенеративных расстройств, аутоиммунных заболеваний и рака.

Биологи предполагают, что таким же образом будет возможно изменить воздействие других токсинов на калиевые каналы.

«Можно утверждать, что те же самые замены, которые мы ввели в MeKTx13–3, могут вызвать аналогичные изменения в других токсинах α-Ktx3 (семейство белков, к которому принадлежит MeKTx13–3)», — говорится в исследовании.

Однако данных о том, как работают соединения Ktх, пока недостаточно. Чтобы понять, насколько реально провести такие изменения, потребуются дополнительные эксперименты.