Антиапоптотические свойства токсинов пауков

Автор: Юрова Елена Валерьевна, Белобородов Евгений Алексеевич, Тазинцева Елизавета Дмитриевна, Сугак Дмитрий Евгеньевич, Расторгуева Евгения Владимировна

Журнал: Ульяновский медико-биологический журнал @medbio-ulsu

Рубрика: Физиология

Статья в выпуске: 2, 2021 года.

Бесплатный доступ

Пептидные токсины членистоногих, богатые дисульфидными связями, являются одним из потенциальных источников биоактивных веществ. За счет своей структуры токсины обладают повышенной стабильностью и способны связываться с ионными каналами, блокируя их или изменяя механизм стробирования. Ряд токсинов пауков способен связываться с кальциевыми каналами разных типов. Ионы кальция в свою очередь играют важную роль во многих процессах в клетке, одним из которых является апоптоз. Цель работы - исследовать влияние ряда токсинов - блокаторов ионных каналов паукообразных -на внутриклеточные процессы, связанные с индукцией апоптоза в клетках млекопитающих. Материалы и методы. В исследовании использовались токсины ω-hexatoxin-Hv1a, ω-theraphotoxin-Hhn2a, которые являются ингибиторами кальциевых каналов L- и P/Q-типов соответственно. Индукция апоптоза проводилась с использованием пептида AC-1001H3. Изучалось влияние токсинов на уровень апоптоза, оксидативного стресса и митохондриального потенциала в клетках линии CHO-K1 с использованием методов флуоресцентной микроскопии. Результаты. Было установлено, что инкубация клеток с токсинами в концентрации 10 нМ и индуктором апоптоза AC-1001H3 приводила к росту внутриклеточной концентрации активных форм кислорода, что должно индуцировать апоптотические механизмы, однако эффект был противоположным. Кроме того, происходило повышение уровня митохондриального потенциала. Несмотря на это использованные токсины блокировали апоптоз, вызванный AC-1001H3, и снижали уровень естественного апоптоза в культуре клеток CHO-K1. Выводы. Проведенное исследование продемонстрировало антиапоптотический эффект ряда пептидных токсинов членистоногих. Изученные токсины могут найти применение при лечении патологии, связанной с активацией апоптотических механизмов.

Еще

Апоптоз, токсин паука, пептид

Короткий адрес: https://readera.org/14121207

IDR: 14121207   |   DOI: 10.34014/2227-1848-2021-2-147-156

Список литературы Антиапоптотические свойства токсинов пауков

  • Jolene L.L., Michael K.D. Therapeutic peptides: Historical perspectives, current development trends, and future directions. Bioorg. Med. Chem. 2018; 26: 2700-2707.
  • Gentilucci L., Tolomelli A., Squassabia F. Peptides and Peptidomimetics in Medicine, Surgery and Biotechnology. Cur. Med. Chem. 2006; 13: 2449-2466.
  • Tesauro D., Accardo A., Diaferia C., Milano V., Guillon J., Ronga L., Rossi F. Peptide-Based Drug-Delivery Systems in Biotechnological Applications: Recent Advances and Perspectives. Molecules. 2019; 24: 351.
  • Stepensky D. Pharmacokinetics of Toxin-Derived Peptide Drugs. Toxins. 2018; 10: 483.
  • Postic G., Gracy J., Périn Ch., Chiche L., Gelly J. KNOTTIN: the database of inhibitor cystine knot scaffold after 10 years, toward a systematic structure modeling. Nucleic Acids Res. 2018; 46: D454-D458.
  • Saez N.J. Spider-Venom Peptides as Therapeutics. Toxins. 2010; 2: 2851-2871.
  • Lahiani A., Yavin E., Lazarovici P. The Molecular Basis of Toxins' Interactions with Intracellular Signaling via Discrete Portals. Toxins. 2017; 9: 107.
  • Kondratskyi A., Kondratska K., Skryma R., Prevarskaya N. Ion channels in the regulation of apoptosis. Biochim. Biophys. Acta Biomembr. 2015; 1848: 2532-2546.
  • Görlach A., Bertram K., Hudecova S., Krizanova O. Calcium and ROS: A mutual interplay. Redox Biology. 2015; 6: 260-271.
  • KramerI.M. Intracellular Calcium. In: Signal Transduction. 3rd ed. Elsevier Inc.; 2015: 381-439.
  • PintoM.C.X. Calcium signaling and cell proliferation. Cell. Signal. 2015; 27: 2139-2149.
  • Trautmann A., Akdis M., Blaser K., Akdis A. Role of dysregulated apoptosis in atopic dermatitis. Apop-tosis. 2000; 5: 425-429.
  • Krijnen P.A.J., Nijmeijer R., Meijer C.J.L.M., Visser C.A., Hack C.E., Niessen H. W.M. Apoptosis in myocardial ischaemia and infarction. J. Clin. Pathol. 2002; 55: 801-811.
  • Chong Y., Hayes J., Sollod B., Wen S., Wilson D., Hains P., Hodgson W., Broady K., King G., Nicholson N. The ю-atracotoxins: Selective blockers of insect M-LVA and HVA calcium channels. Biochem. Pharmacol. 2007; 74: 623-638.
  • TangX., Zhang Y., Hu W., Xu D., Tao H., YangX., Li Y., Jiang L., Liang S. Molecular Diversification of Peptide Toxins from the Tarantula Haplopelma hainanum (Ornithoctonus hainana) Venom Based on Transcriptomic, Peptidomic, and Genomic Analyses. J. Proteome Res. 2010; 9: 2550-2564.
  • Rabag A.N., Arruda D.C., Figueiredo C.R., Massaoka M.H., Farias C.F., Tada D.B., Maia V.C., Sil -va P.I., Girola N., Real F., Mortara R.A., Polonelli L., Travassos L.R. AC-1001 H3 CDR peptide induces apoptosis and signs of autophagy in vitro and exhibits antimetastatic activity in a syngeneic melanoma model. FEBS Open Bio. 2016; 6: 885-901.
  • Bolaños J.M.G., Morán A.M., Balao da Silva C.M., Rodríguez A.M., Dávila M.P., Aparicio I.M., Tapia J.A., Ferrusola C.O., Peña F.J. Autophagy and Apoptosis Have a Role in the Survival or Death of Stallion Spermatozoa during Conservation in Refrigeration. PLoS ONE. 2012; 7: e30688.
  • Saenko Y.V., Glushchenko E. S., ZolotovskiiI.O., Sholokhov. E., KurkovA. Mitochondrial dependent oxidative stress in cell culture induced by laser radiation at 1265 nm. Laser Med. Sci. 2016; 31: 405-413.
  • Khokhlova A., Zolotovskii I., Pogodina E., Saenko Y., Stoliarov D., Vorsina S., Fotiadi A., Liamina D., Sokolovski S., Rafailov E. Effects of high and low level 1265 nm laser irradiation on HCT116 cancer cells. Proceedings of the SPIE. 2019; 10861.
  • Rao R.V., Castro-Obregon S., Frankowski H., Schuler M., Stoka V., Rio G., Bredesen D., Ellerby H.M. Coupling endoplasmic reticulum stress to the cell death program. An Apaf-1-independent intrinsic pathway. J. Biol. Chem. 2002; 277: 21836-21842.
  • Xu C., Bailly-Maitre B., Reed J.C. Endoplasmic reticulum stress: cell life and death decisions. J. Clin. Invest. 2005; 115: 2656-2664.
  • Potter D. A., Tirnauer J.S., Janssen R., Croall D.E., Hughes C.N., Fiacco K.A., Mier J.W., Maki M., Herman I.M. Calpain regulates actin remodeling during cell spreading. J. Cell Biol. 1998; 141: 647-662.
  • Redza-Dutordoir M., Averill-Bates D.A. Activation of apoptosis signalling pathways by reactive oxygen species. Biochim. Biophys. Acta, Mol. Cell. Res. 2016; 1863: 2977-2992.
  • Brookes P. S., Yoon Y., Robotham J. L., AndersM. W., Sheu S.-S. Calcium, ATP, and ROS: a mitochondrial love-hate triangle. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2004; 287: C817-833.
  • Starkov A.A., Fiskum G. Regulation of brain mitochondrial H2O2 production by membrane potential and NAD(P)H redox state. J. Neurochem. 2003; 86: 1101-1107.
  • Kim I., Rodriguez-Enriquez S., Lemasters J.J. Selective degradation of mitochondria by mitophagy. Arch. Biochem. Biophys. 2007; 462: 245-253.
Еще
Статья научная