Лаборатория лиганд-рецепторных взаимодействий

Отдел молекулярной нейроиммунной сигнализации

Руководитель: Кашеверов Игорь Евгеньевич, д. х. н.
iekash@ibch.ru+7(495)995-55-57#2118

лиганд-управляемые ионные каналы, Никотиновый холинорецептор, глициновый рецептор, компьютерное моделирование, конотоксины, синтез пептидных аналогов, радиолигандный анализ

Лаборатория организована в 2009 г. и возглавляется доктором химических наук И. Е. Кашеверовым.

Основными задачами лаборатории лиганд-рецепторных взаимодействий являются структурно-функциональные исследования некоторых Cys-петельных рецепторов (никотиновые, глициновый) с помощью пептидных лигандов природного происхождения и их искусственных аналогов, а также создание новых биологически активных пептидных соединений на основе известных холинергических лигандов.

В лаборатории проводятся работы по компьютерному дизайну новых соединений на базе структур известных холинергических лигандов (конотоксины разных классов) и моделей их комплексов с никотиновыми рецепторами или их гомологами (ацетилхолин-связывающие белки), химическому синтезу различных пептидных соединений и анализу их биологической активности с применением различных методов исследования (радиолигандный анализ, электрофизиология, плазмонный резонанс).

В лаборатории было синтезировано (в том числе и на основе дизайна с применением методов компьютерного моделирования) более 4-х десятков различных конотоксинов и их аналогов, часть из которых в дальнейшем модифицировалась радиоактивными и/или фотоактивируемыми метками. С помощью некоторых из них были структурно охарактеризованы лиганд-связывающие участки природного никотинового рецептора. С использованием другого аналога, оказавшегося более активным соединением, чем природный конотоксин, впервые была установлена кристаллическая структура ацетилхолин-связывающего белка в комплексе с пептидным антагонистом и выявлены ее принципиальные отличия от структуры комплексов с агонистами. Полученные данные стали основой для создания компьютерных моделей различных типов никотиновых холинорецепторов.

Часть представленной работы нашла отражение в недавно опубликованных обзорах: Tsetlin V., Utkin Y., Kasheverov I. (2009). Polypeptide and peptide toxins, magnifying lenses for binding sites in nicotinic acetylcholine receptors. Biochem Pharmacol. 78(7), 720—731 иKasheverov I.E., Utkin Y.N., Tsetlin V.I. (2009). Naturally occurring and synthetic peptides acting on nicotinic acetylcholine receptors. Curr Pharm Des. 15(21), 2430—2452.

Модель комплекса аналога α-конотоксина GI с природным холинорецептором Torpedo: предложены две возможные ориентации пептида в кармане связывания между a- и γ-субъединицами на основании данных метода фотоаффинной модификации. Kasheverov IE, et al. FEBS J. 273(7), 1373—1388 (2006).

 

Избранные публикации (показать все)

Загружаются...

Кашеверов Игорь Евгеньевич

  • Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10 — На карте
  • ИБХ РАН, корп. 33, комн. 236
  • Тел.: +7(495)995-55-57#2118
  • Эл. почта: iekash@ibch.ru

Характеристика сайтов связывания "анальгетических" конотоксинов на никотиновом рецепторе и его моделях (2018-12-03)

Синтезирована линейка Cys-Cys изомеров «анальгетических» конотоксинов RgIA и GeXIVA, действующих через орто- или аллостерический сайты связывания α9/α10 никотинового холинорецептора, соответственно. Изучение их методом прямого или конкурентного радиолигандного анализа на водорастворимых моделях этого рецептора – ацетилхолин-связывающем белке и рекомбинантном внеклеточном домене α9 субъединицы рецептора, показало, что они эффективно с микромолярным сродством взаимодействуют только с ортостерическим сайтом связывания этих моделей.

Разработка новой методики на основе кальциевого имиджинга и функциональная характеристика с ее помощью α7/α9 мутантов нАХР. (2017-12-15)

На основании метода кальциевого имиджинга была разработана новая методика, позволяющая достаточно эффективно экспрессировать в клеточных линиях функционально активные «трудные» подтипы никотиновых рецепторов (нАХР). Методика включает  в себя коэкспресиию с соответствующим подтипом рецептора шаперона и флуоресцентного кальциевого сенсора Case12.  Данная методика позволила получить 6 мутантных форм α7 нАХР с выбранными одиночными заменами аминокислотных остатков из α9 подтипа нАХР. Все полученные мутанты вместе с исходными рецепторами были проанализированы на сродство к ацетилхолину и эпибатидину с помощью разработанной методики. Это позволило выявить две ключевые мутации - L119D и F187S, определяющие селективность к указанным лигандам этих подтипов нАХР. Компьютерное моделирование показало существенное изменение расположение молекул лигандов в участках связывания именно этих двух мутантных форм рецептора, объясняя полученные данные.   

Публикации

  1. Shelukhina I, Spirova E, Kudryavtsev D, Ojomoko L, Werner M, Methfessel C, Hollmann M, Tsetlin V (2017). Calcium imaging with genetically encoded sensor Case12: Facile analysis of α7/α9 nAChR mutants. PLoS One 12 (8), e0181936

Cинтезирован SLURP-1 (81 аминокислотный остаток, 5 дисульфидов), идентичный по аминокислотной последовательности эндогенному белку человека, отличающийся от всех известных рекомбинантных белков по (2017-12-15)

Синтезирован  SLURP-1 (81 аминокислотный остаток, 5 дисульфидов), идентичный по аминокислотной последовательности эндогенному токсино-подобному белку человека. По данным 1Н-ЯМР он имеет ту же структуру, что и рекомбинантный rSLURP-1, несущий дополнительный N-концевой Met0, несколько отличается по молекулярной динамике и существенно по биологической активности в отношении различных подтипов никотиновых рецепторов. То есть необходимо максимальное приближение к структуре природного белка для установления механизмов его эндогенной активности и выбора последующих медицинских применений.

Публикации

  1. Durek T, Shelukhina IV, Tae HS, Thongyoo P, Spirova EN, Kudryavtsev DS, Kasheverov IE, Faure G, Corringer PJ, Craik DJ, Adams DJ, Tsetlin VI (2017). Interaction of Synthetic Human SLURP-1 with the Nicotinic Acetylcholine Receptors. Sci Rep 7 (1), 16606