МОДУЛЯЦИЯ КАЛЬЦИЙ-ПРОНИЦАЕМЫХ AMPA РЕЦЕПТОРОВ АЗОБЕНЗОЛ-СОДЕРЖАЩИМ ПРОИЗВОДНЫМ СПЕРМИНА Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 577.25

МОДУЛЯЦИЯ КАЛЬЦИЙ-ПРОНИЦАЕМЫХ AMPA РЕЦЕПТОРОВ АЗОБЕНЗОЛ-СОДЕРЖАЩИМ ПРОИЗВОДНЫМ СПЕРМИНА

DOI 10.24412/CL-37228-2024-74-76 Э. Д. Гатаулина

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова

РАН, Санкт-Петербург, Россия E-mail: maileen2013@yandex.ru

Аннотация. В данной работе было исследовано действие азобензол-со-держащего фоточувствительного полиамина на различные типы нативных глутаматных рецепторов (NMDA, Ca2+ проницаемые/непроницаемые AMPA рецепторы). Было показано, что вещество оказывает угнетающее действие на токи через глутаматные рецепторы. Наиболее активно оно оказалось по отношению к Ca2+ проницаемым AMPA рецепторам, где действовало по механизму блока открытого ионного канала. Наши данные открывают перспективы создания высокоселективных блокаторов кальций-проницаемых AMPA рецепторов для контроля их активности с высоким пространственным и временным разрешением.

Ключевые слова: фотофармакология, фотопереключаемый лиганд, ионные каналы, AMPA-рецепторы, глутаматные рецепторы, блокатор.

AMPA глутаматные рецепторы — это лиганд-управляемые ионные каналы, которые обеспечивают быстрые процессы возбуждения в ЦНС. Существует два подтипа AMPA рецепторов: Ca^-про-ницаемые и Ca2+-непроницаемые. Ca2+-проницаемые AMPA рецепторы играют важную роль в синаптической пластичности и патологии. Для изучения функций этих рецепторов используются селективные антагонисты — блокаторы ионных каналов (внутриклеточные полиамины, природные полиаминные токсины, а также синтетические блокаторы) [1]. Однако экспериментальное использование «традиционных» блокаторов зачастую имеет ограничения вследствие медленного развития и неполной обратимости действия. Для решения этой проблемы могут быть использованы светочувствительные блокаторы, действие которых можно контролировать

с высочайшим временным и пространственным разрешением [2]. Примером такого соединения является новый препарат, азобен-зол-содержащее производное спермина (азо-спермин). Благодаря фоточувствительной группе это соединение обладает свойством фотоизомеризации, т.е. в зависимости от светового окружения может существовать в транс- или цис-состоянии. Предполагается, в транс-состоянии оно может проникать внутрь канала и блокировать ток ионов. Данная работа посвящена экспериментальному тестированию действия азо-спермина на Са2+-проницаемых, а также других типах глутаматных рецепторов.

Мы провели электрофизиологические эксперименты на изолированных нейронах гиппокампа и стриатума крысы. Для оптического контроля использовали монохроматический свет (410 нм). В условиях комнатного освещения вещество в концентрации 1 мкМ вызывало глубокое угнетение Са2+-проницаемых АМРА рецепторов на уровне 80-90% от контрольного ответа. При облучении светом ответы полностью восстанавливались до контрольного значения. При выключении засветки амплитуда ответов быстро возвращалась к исходному уровню блока. Действие вещества было концен-трационно-зависимым, а наибольшее падение активности в свете наблюдалось в широком диапазоне концентраций 0,5-10 мкМ. Активность соединения резко зависела от мембранного потенциала фиксации, что свидетельствует в пользу блокады ионного канала. При гиперполяризации мембраны (от -70 мВ до -140 мВ) как в темноте, так и в освещении наблюдался феномен «проваливания» вещества внутрь клетки, характерная черта классических блокаторов Са2+ -проницаемых АМРА рецепторов.

На Са2+-непроницаемых АМРА рецепторах действие было слабым, 10 мкМ вызывало 10-15% угнетения ответа. В случае ЫМЭА рецепторов также наблюдалось светозависимое угнетение ответов, однако активность была на порядок ниже по сравнению с Са2+-про-ницаемыми рецепторами. Действие на ЫМЭА рецепторы также опосредуется каналоблокадой, однако существует дополнительный участок связывания вне полости канала.

Таким образом, азо-спермин является высокоселективным антагонистом Са2+-проницаемых АМРА рецепторов, при этом его активность можно контролировать с помощью света. Использование этого соединения в нейрофизиологических экспериментах открывает новые возможности для изучения функций Са2+-проницаемых АМРА рецепторов в норме и при патологических состояниях.

Работа выполнена в рамках проекта РНФ 23-24-00481.

Список литературы

1. Hansen K. B. Structure, Function, and Pharmacology of Glutamate Receptor Ion Channels / Hansen K. B., Wollmuth L. P., Bowie D., Furukawa H., Menniti F. S., Sobolevsky A. I., Swanson G. T., Swanger S. A., Greger I. H., Nakagawa T., McBain C. J., Jayara-man V., Low C. M., Dell'Acqua M. L., Diamond J. S., Camp C. R., Perszyk R. E., Yuan H., Traynelis S. F. // Structure,Pharmacol Rev. — 2021 — No 73 (4) — P. 298-487.

2. Nin-Hill A. Photopharmacology of Ion Channels through the Light of the Computational Microscope/ Nin-Hill A., Mueller N. P. F., Molteni C., Rovira C., Alfonso-Prieto M. // Int J Mol Sci. — 2021 — No 8 (22) — P. 12072.

MODULATION OF CALCIUM-PERMEABLE AMPA RECEPTORS BY AZOBENZENE-CONTAINING DERIVATIVES OF SPERMINE

Abstract. In this work, the effect of azobenzene-containing photosensitive polyamine on various types of native glutamate receptors (NMDA, Ca2+ permeable/impermeable AMPA receptors) was investigated. It has been shown that the substance has a depressing effect on currents through glutamate receptors. It turned out to be most active in relation to Ca2+ permeable AMPA receptors, where it acted by the mechanism of an open ion channel block. Our data open up prospects for the creation of highly selective calcium-permeable AMPA receptor blockers to control their activity with high spatial and temporal resolution.

Key words: photopharmacology, photo-switchable ligand, ion channels, AMPA receptors, glutamate receptors, blocker.