Никотиновые ацетилхолиновые рецепторы (nAChR) играют важную роль в функционировании центральной нервной системы и когнитивных процессах. Понимание механизмов, лежащих в основе регуляции работы этих рецепторов, является одной из фундаментальных задач нейробиологии. В современной фармакологии nAChR рассматриваются как одна из мишеней для создания новых лекарственных препаратов, нацеленных на улучшение когнитивных функций. В частности, активация nAChR а7 типа, локализованных в гиппокампе и префронтальной коре, оказывает положительное действие на когнитивные процессы и мышление, концентрацию и внимание, стабилизирует эмоциональный фон, повышает устойчивость к стрессовым факторам. В качестве основы для создания новых лекарств могут быть использованы существующие природные лиганды nAChR, например, нейромодуляторы человека семейства Ly6/uPAR. В отличие от классических лигандов агонистов и антагонистов nAChR, связывающихся с ортостерическим сайтом на рецепторе, белки Ly6/uPAR модулируют функцию рецептора в присутствие агониста, вероятно взаимодействуя с не охарактеризованным аллостерическим сайтом. В настоящее время экспериментальные данные о структуре и механизме образования комплексов подобных нейромодуляторов с nAChR отсутствуют. Белок Lynx2 из мозга человека является малоизученным эндогенным модулятором nAChR. Имеющиеся данные указывают на то, что белок Lynx2 у млекопитающих задействован в контроле уровня тревожности. Lynx2 может выступать прообразом новых анксиолитических (противотревожных) препаратов, которые, в отличие от классических транквилизаторов, не обладают седативным эффектом. Для рационального дизайна новых лекарственных препаратов необходимы знания о биохимических эффектах нейромодулятора в мозге, описание влияния нейромодулятора на различные когнитивные процессы, а также детальное понимание механизмов взаимодействия лиганд-рецептор на молекулярном уровне. Однако в настоящее время конкретные мишени, структура и механизм действия Lynx2 остаются неизвестными. Задачами проекта являются изучение пространственной структуры, механизма действия и фармакологических свойств Lynx2, определение структуры комплекса Lynx2/nAChR и исследование роли нейромодулятора в когнитивных процессах и контроле уровня тревожности. Впервые используя методы электрофизиологии на ооцитах Xenopus laevis будет изучено влияние Lynx2 на работу различных подтипов nAChR. Специфичность взаимодействия Lynx2 с различными субъединицами рецептора будет определена методами имунохимии. Для этого с помощью магнитных частиц с иммобилизованным нейромодулятором будет проведена аффинная экстракция белков из препаратов коры мозга грызунов. Методом сайт-направленного мутагенеза будут определены аминокислотные остатки нейромодулятора, важные для взаимодействия с рецепторами. С использованием методов электрофизиологии на срезах мозга грызунов in vitro будет изучено влияние Lynx2 на синаптическую пластичность (долговременную потенциацию), лежащую в основе памяти и обучения. Влияние препарата Lynx2, введенного в мозг, на когнитивные функции и уровень тревожности лабораторных животных (мышей) будет исследовано в поведенческих тестах. Методами ЯМР-спектроскопии высокого разрешения будет определена структура и динамика Lynx2 в растворе, а также впервые исследована структура комплекса Lynx2 с модельным лиганд-связывающим доменом nAChR. В качестве моделей nAChR будет использован водорастворимый внеклеточный (лиганд-связывающий) домен a7-nAChR и ацетилхолин-связывающий белок (AChBP). Использование метода ЯМР для планируемых структурных исследований является абсолютно необходимым, так как нейромодуляторы семейства Ly6/uPAR обладают значительной конформационной подвижностью и, как следствие, не поддаются кристаллизации, как сами по себе, так и в комплексе с nAChR и их доменами. ЯМР-исследование позволит впервые проследить за изменениями в структуре и динамике лиганд-связывающего домена nAChR при взаимодействии с нейромодулятором семейства Ly6/uPAR. Таким образом, в процессе выполнения проекта будет получен ряд уникальных результатов, не имеющих мировых аналогов. Полученные данные дадут ключ к пониманию механизмов передачи сигнала и модуляции работы nAChR и других лиганд-управляемых ионных каналов и позволят значительно продвинуться в понимании роли Ly6/uPAR белков в работе мозга. Результаты проекта также могут лечь в основу разработок новых анксиолитических препаратов направленного действия, не обладающих седативными свойствами.