CC BY
0УДК 577.25:57.024
РОЛЬ ТРЕХПЕТЕЛЬНЫХ БЕЛКОВ ЧЕЛОВЕКА LYPD6A И LYPD6B В КОГНИТИВНЫХ ПРОЦЕССАХ
DOI 10.24412/CL-37228-2024-29-31
А. Б. Исаев1, 2, Д. С. Кульбацкий2, М. Л. Бычков2, А. А. Андреев-Андриевский3, Е. Н. Люкманова 1,2,4,5
'Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Долгопрудный, Россия 2Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина
и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук, Москва, Россия 'Институт медико-биологических проблем Российской академии наук, Москва, Россия
"Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
Москва, Россия 5Шеньчженьский МГУ-ППИ Университет, Шеньчжень, Китай E-mail: isaev.a@phystech.edu
Аннотация. В работе исследованы молекулярные, клеточные и поведенческие аспекты действия рекомбинантных аналогов водорастворимых доменов белков человека Lypd6A и Lypd6B из семейства Ly6/uPAR. Показано, что Lypd6A и Lypd6B ингибируют различные типы никотиновых аце-тилхолиновых рецепторов (нАХР), негативно модулируют когнитивные функции у мышей, изменяют синаптическую и ограничивают структурную пластичность в гиппокампе. На основе данных ЯМР-спектроскопии смоделирован комплекс взаимодействия Lypd6A с а7-нАХР.
Ключевые слова: никотиновые рецепторы, нейромодуляторы, трехпе-тельные белки, Lypd6A, Lypd6B, а7-нАХР, синаптическая пластичность, дендритные шипики, когнитивные функции, ЯМР, белковый докинг.
Никотиновые рецепторы ацетилхолина (nAChR) регулируют многие физиологические процессы, включая нейрокогни-тивные функции, такие как обучение и память. С дисфункцией nAChR связан патогенез ряда нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера [1]. Эндогенные белки человека Lypd6A и Lypd6B из структурного семейства трехпетельных белков Ly6/uPAR обладают высокой (54%) аминокислотной гомологией, локализованы на поверхности нейрональной мембраны посред-
ством GPI-якоря и модулируют работу nAChR. Lypd6A играет важную роль в обеспечении ювенильной синаптической пластичности в мозге и в период развития эмбриона, положительно регулируя Wnt/ß-катенин сигнальный каскад [2]. В этой работе с использованием рекомбинантных водорастворимых аналогов белков человека ws-Lypd6A и ws-Lypd6B (содержат функциональный LU-домен, но лишены GPI-якоря) была исследована роль Lypd6A и Lypd6B в когнитивных процессах на молекулярном, клеточном и поведенческом уровне.
Методами электрофизиологии в ооцитах Xenopus laevis показано ингибирующее действие белка ws-Lypd6A на рецепторы а7-и a3ß4-nAChR, для ws-Lypd6B — ингибирование a7-, a3ß2-и a4ß2-nAChR. На переживающих срезах гиппокампа мыши показано, что инкубация срезов с ws-Lypd6A ингибирует a7-nAChR и снижает долговременную потенциацию (LTP), при этом ws-Lypd6B не оказывает влияния на LTP, но усиливает кратковременную пресинаптическую пластичность (PPF). Инкубация первичных нейронов гиппокампа с ws-Lypd6A и ws-Lypd6B приводит к снижению числа дендритных шипиков. Хроническое введение препаратов ws-Lypd6A и ws-Lypd6B в желудочки мозга мыши посредством осмотических помп в течение 15-21 дней оказывает контекстно-зависимое анксиогенное (тревожное) действие и негативно влияет на обучение в тесте на распознавание нового объекта, но не влияет на моторную память. При этом, не было обнаружено влияния терапии обоими препаратами на LTP.
Новые данные о биологической функции Lypd6A и Lypd6B, выражающиеся как в негативной модуляции холинэргической сигнальной системы на уровне ионных каналов, так и на морфо-функ-циональном уровне, вместе с ранее известными данными, подчеркивают важную физиологическую роль этих белков в модуляции нейронных сетей в мозге.
Исследование выполнено при финансовой поддержке грантов РФФИ
№ 20-04-00830; РНФ №19-74-20163.
Список литературы
Koukouli F., Maskos U. The multiple roles of the a7 nicotinic acetylcholine receptor in modulating glutamatergic systems in the normal and diseased nervous system // Biochem. Pharmacol. — Okt.
2015. — V. 97. — No 4. — P. 378-387. — doi: 10.1016/j.bcp.2015.07.018.
12. Vasilyeva N. A., Loktyushov E. V., Bychkov M. L., Shenkarev Z. O., Lyukmanova E. N. Three-finger proteins from the Ly6/uPAR family: Functional diversity within one structural motif// Biochem. Mosc. — Dec. 2017. — V. 82. — No 13. — P. 1702-1715. — doi: 10.1134/S0006297917130090.
THE ROLE OF HUMAN THREE-FINGER PROTEINS LYPD6A AND LYPD6B IN COGNITIVE PROCESSES
Abstract. In the study we investigate the molecular, cellular and behavioral aspects of the action of recombinant analogues of water-soluble domains of human proteins Lypd6A and Lypd6B from the Ly6/uPAR family. Lypd6A and Lypd6B have been shown to inhibit various types of nicotinic acetylcholine receptors (nAChR), negatively modulate cognitive functions in mice, alter synaptic and limit structural plasticity in the hippocampus. Based on NMR spectroscopy data, the interaction complex of Lypd6A with a7-nAChR was modeled.
Key words: nicotine receptors, neuromodulators, three-finger proteins, Lypd6A, Lypd6B, a7-nAChR, synaptic plasticity, dendritic spikes, cognitive functions, NMR, protein docking.
