Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН
Севастопольский государственный университет
Севастополь, Севастополь, Россия
Севастополь, Севастополь, Россия
Севастополь, Севастополь, Россия
Севастополь, Севастополь, Россия
Кислото-чувствительные ионные каналы (ASICs) представляют семейство мембранных трёх-субъединичных белков DEG/ENaC, проводящих ионы Na+, которые встречаются у представителей многих таксономических групп [1]. DEG/EnaC-каналы включают такие структурные домены, как ладонь, β-шар, костяшка, указательный палец, большой палец и запястье [2]. Будучи каналами с протонной регуляцией, они участвуют во многих физиологических процессах, когда изменяется pH внеклеточной среды [3]. Каналы DEG/ENaC связаны с широким спектром клеточных функций, как ощущение боли и эпителиальный транспорт Na+ [4]. Эти каналы обладают различными свойствами стробирования, от почти постоянного открытия до быстрой инактивации, поэтому с нарушением работы этих каналов связано большое число патологий [5]. Традиционно изучение функций этих каналов осуществляли с применением токсинов [6]. Мы обнаружили 9 генов кислото-чувствительных ионных каналов и 12 гомологов с неизвестной функцией в геноме трихоплакса Trichoplax adhaerens, две аминокислотные последовательности, из которых (QEP99390.1 и XP_002115321.1) были свёрнуты в пространственные модели и использованы для докинга амилорида, аспирина и салициловой кислоты. Салицилаты имеют множественные сайты связывания на кислото-чувствительных рецепторах трихоплакса, в том числе в кислотном кармане – сенсоре протонов, что предполагает их возможное использование для модуляции активности ASIC-каналов трихоплакса.
Placozoa, геном, ASIC-каналы, гомологии, фолдинг, докинг
1. Wichmann L., Althaus M. Evolution of epithelial sodium channels: current concepts and hypotheses. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol., 2020, vol. 319, no. 4, pp. 387-400, doi:https://doi.org/10.1152/ajpregu.00144.2020.
2. Jasti J., Furukawa H., Gonzales E.B., Gouaux E. Structure of acid-sensing ion channel 1 at 1.9 A resolution and low pH. Nature, 2007, vol. 449, no. 7160, pp. 316-323, doi:https://doi.org/10.1038/nature06163.
3. González-Inchauspe C., Gobetto M.N., Uchitel O.D. Modulation of acid sensing ion channel dependent protonergic neurotransmission at the mouse calyx of Held. Neuroscience, 2020, vol. 439, pp. 195-210, doi:https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2019.04.023.
4. Hanukoglu I., Hanukoglu A. Epithelial sodium channel (ENaC) family: Phylogeny, structure-function, tissue distribution, and associated inherited diseases. Gene, 2016, vol. 579, no. 2, pp. 95-132, doi:https://doi.org/10.1016/j.gene.2015.12.061.
5. Radu B.M., Banciu A., Banciu D.D., Radu M. Acid-Sensing Ion Channels as Potential Pharmacological Targets in Peripheral and Central Nervous System Diseases. Adv. Protein. Chem. Struct. Biol., 2016, vol. 103, pp. 137-167, doi:https://doi.org/10.1016/bs.apcsb.2015.10.002.
6. Cristofori-Armstrong B., Rash L.D. Acid-sensing ion channel (ASIC) structure and function: Insights from spider, snake and sea anemone venoms. Neuropharmacology, 2017, pp. 173-184, doi:https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2017.04.042.
7. Gründer S., Pusch M. Biophysical properties of acid-sensing ion channels (ASICs). Neuropharmacology, 2015, vol. 94, pp. 9-18, doi:https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2014.12.016.
8. Gründer S., Geissler H.S., Bässler E.L., Ruppersberg J.P. A new member of acid-sensing ion channels from pituitary gland. Neuroreport, 2000, vol. 11, no. 8, pp. 1607-11, doi:https://doi.org/10.1097/00001756-200006050-00003.
9. Sluka K.A., Winter O.C., Wemmie J.A. Acid-sensing ion channels: A new target for pain and CNS diseases. Curr. Opin. Drug Discov. Devel., 2009, vol. 12, no. 5, pp. 693-704.
10. Baron A., Lingueglia E. Pharmacology of acid-sensing ion channels - Physiological and therapeutical perspectives. Neuropharmacology, 2015, vol. 94, pp. 19-35, doi:https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2015.01.005.
11. Baconguis I., Bohlen C.J., Goehring A., Julius D., Gouaux E. X-ray structure of acid-sensing ion channel 1-snake toxin complex reveals open state of a Na(+)-selective channel. Cell, 2014, vol. 13, no. 156, pp. 717-729, doi:https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.01.011.
12. Yang H., Yu Y., Li W.G., Yu F., Cao H., Xu T.L., Jiang H. Inherent dynamics of the acid-sensing ion channel 1 correlates with the gating mechanism. PLoS Biol., 2009, vol. 7, no. 7, e1000151, doi:https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1000151.
13. Schleicherová D., Dulias K., Osigus H.J., Paknia O., Hadrys H., Schierwater B. The most primitive metazoan animals, the placozoans, show high sensitivity to increasing ocean temperatures and acidities. Ecol. Evol., 2017, vol. 7, no. 3, pp. 895-904, doi:https://doi.org/10.1002/ece3.2678.
14. Elkhatib W., Smith C.L., Senatore A. A Na(+) leak channel cloned from Trichoplax adhaerens extends extracellular pH and Ca(2+) sensing for the DEG/ENaC family close to the base of Metazoa. J. Biol. Chem., 2019, vol. 294, no. 44, pp. 16320-16336, doi:https://doi.org/10.1074/jbc.RA119.010542.
15. Dorofeeva N.A., Barygin O.I., Staruschenko A., Bolshakov K.V., Magazanik L.G. Mechanisms of non-steroid anti-inflammatory drugs action on ASICs expressed in hippocampal interneurons. J. Neurochem., 2008, vol. 106, no. 1, pp. 429-441, doi:https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2008.05412.x.
16. Булков В.А., Савченко Е.В., Кузнецов А.В. Placozoa как лакмусовая бумажка закисления океанов. «Актуальные вопросы биологической физики и химии. БФФХ-2021», материалы XVI Междунар. науч. конф., г. Севастополь, 13-17 сентября 2021 г., с. 206-207.
17. Srivastava M., Begovic E., Chapman J., Putnam N.H., Hellsten U., Kawashima T., Kuo A., Mitros T., Salamov A., Carpenter M.L., Signorovitch A.Y., Moreno M.A., Kamm K., Grimwood J., Schmutz J., Shapiro H., Grigoriev I.V., Buss L.W., Schierwater B., Dellaporta S.L., Rokhsar D.S. The Trichoplax genome and the nature of placozoans. Nature, 2008, vol. 454, no. 7207, pp. 955-960, doi:https://doi.org/10.1038/nature07191.
18. Madeira F., Park Y.M., Lee J., Buso N., Gur T., Madhusoodanan N., Basutkar P., Tivey A.R.N., Potter S.C., Finn R.D., Lopez R. The EMBL-EBI search and sequence analysis tools APIs in 2019. Nucleic Acids Res., 2019, vol. 47, no. 1, pp. 636-641, doi:https://doi.org/10.1093/nar/gkz268.
19. Kelley L.A., Mezulis S., Yates C.M., Wass M.N., Sternberg M.J. The Phyre2 web portal for protein modeling, prediction and analysis. Nat Protoc., 2015, vol. 10, no. 6, pp. 845-858, doi:https://doi.org/10.1038/nprot.2015.053.
20. Bitencourt-Ferreira G., de Azevedo W.F. Jr. Docking with SwissDock. Methods Mol Biol., 2019, vol. 2053, pp. 189-202, doi:https://doi.org/10.1007/978-1-4939-9752-7_12.
21. Sayle R., Milner-White E.J. RasMol: Biomolecular graphics for all. Trends Biochem Sci., 1995, vol. 20, no. 9, pp. 374, doi:https://doi.org/10.1016/s0968-0004(00)89080-5.
22. Baconguis I., Gouaux E. Structural plasticity and dynamic selectivity of acid-sensing ion channel-spider toxin complexes. Nature, 2012, vol. 20, no. 489, pp. 400-405, doi:https://doi.org/10.1038/nature11375.
23. Хавронюк И.С., Мамонтов А.А., Булков В.А., Воронин Д.П., Кузнецов А.В. Присваивание функций опсинам трихоплаксов Trichoplax adhaerens и Trichoplax sp. H2. Актуальные вопросы биологической физики и химии, 2021, т. 6, № 4, с. 686-694.
24. Yoder N., Yoshioka C., Gouaux E. Gating mechanisms of acid-sensing ion channels. Nature, 2018, vol. 15, no. 555, pp. 397-401, doi:https://doi.org/10.1038/nature25782.
