RU2422459C1 - Peptide purinoceptor modulator - Google Patents

Peptide purinoceptor modulator Download PDF

Info

Publication number
RU2422459C1
RU2422459C1 RU2010122215/10A RU2010122215A RU2422459C1 RU 2422459 C1 RU2422459 C1 RU 2422459C1 RU 2010122215/10 A RU2010122215/10 A RU 2010122215/10A RU 2010122215 A RU2010122215 A RU 2010122215A RU 2422459 C1 RU2422459 C1 RU 2422459C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cys
receptors
lys
gly
peptide
Prior art date
Application number
RU2010122215/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Василевский (RU)
Александр Александрович Василевский
Ганна Анатолиевна Савченко (UA)
Ганна Анатолиевна Савченко
Юлия Владимировна Королькова (RU)
Юлия Владимировна Королькова
Ярослав Анатолиевич Бойчук (UA)
Ярослав Анатолиевич Бойчук
Кирилл Андреевич Плужников (RU)
Кирилл Андреевич Плужников
Олег Александрович Крышталь (UA)
Олег Александрович Крышталь
Евгений Васильевич Гришин (RU)
Евгений Васильевич Гришин
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
Priority to RU2010122215/10A priority Critical patent/RU2422459C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422459C1 publication Critical patent/RU2422459C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: medicine, pharmaceutics.
SUBSTANCE: invention refers to biotechnology, particularly to a biologically active peptide. The peptide exhibits a modulating action on end-organs involved in nerve signal generation. The given peptide has an amino acid sequence: Gly1-Tyr2-Cys3-Ala4-Glu5-Lys6-Gly7-lle8-Arg9-Cys10-Asp11-Asp12-Ile13-His14-Cis16-Thr17-Gly18-Leu19-Lys20-Cys21-Lys22-Cys23-Asn24-Ala25-Ser26-Gly27-Tyr28-Asn29-Cys30-Val31-Cys32-Arg33-Lys34-Lys35.
EFFECT: invention can be used in medicine for studying the pain mechanisms, and also for detection and testing of new P2X3 receptor modulators.
7 dwg, 1 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к биохимии, конкретно к биологически активным полипептидам, которые обладают модулирующим действием на участвующие в генерации болевого сигнала клеточные рецепторы и могут найти применение в медицине и научных исследованиях.The invention relates to biochemistry, specifically to biologically active polypeptides that have a modulating effect on cellular receptors involved in the generation of a pain signal and can find application in medicine and scientific research.

Согласно современным представлениям мембранные белки, обуславливающие передачу сигналов (различные рецепторы и ионные каналы), играют важнейшую роль в жизнедеятельности клеток. Нарушение работы рецепторных систем может быть причиной заболеваний и патологий. Одной из актуальных проблем современной физиологии, биоорганической химии и смежных наук является направленная регуляция функции клеточных рецепторов/ионных каналов с помощью селективного воздействия на эти мембранные белки. Пептидные токсины, содержащиеся в природных ядах и способные специфично воздействовать на потенциал-зависимые натриевые, кальциевые, калиевые каналы а также механо-, термо- и хемовозбудимые каналы, относящиеся к большой группе так называемых болевых рецепторов, являются мощным инструментом для структурных и функциональных исследований, а также основой для создания новых эффективных обезболивающих средств [Lewis R.J., Garcia M.L. Therapeutic potential of venom peptides // Nat. Rev. Drug Discov., 2003, V.2, P.790-802].According to modern concepts, membrane proteins that cause signal transmission (various receptors and ion channels) play a crucial role in the life of cells. Disruption of the receptor systems can be the cause of diseases and pathologies. One of the urgent problems of modern physiology, bioorganic chemistry, and related sciences is the directed regulation of the function of cell receptors / ion channels by selective action on these membrane proteins. Peptide toxins contained in natural poisons and capable of specifically affecting potential-dependent sodium, calcium, potassium channels as well as mechano-, thermo-, and chemo-excitable channels, which belong to a large group of so-called pain receptors, are a powerful tool for structural and functional studies, as well as the basis for creating new effective painkillers [Lewis RJ, Garcia ML Therapeutic potential of venom peptides // Nat. Rev. Drug Discov., 2003, V.2, P.790-802].

В настоящее время известен ряд компонентов природных ядов, которые оказывают обезболивающее действие, многие из них находятся на стадии клинических или доклинических испытаний. Так, анальгетической активностью обладают: α-конотоксин Vc1.1, действующий на нейрональные никотиновые ацетилхолиновые рецепторы [dark R.J. et al. The synthesis, structural characterization, and receptor specificity of the alpha-conotoxin Vc1.1 // J. Biol. Chem., 2006, Vol.281, P.23254-23263; US 7,348,400]; ω-конотоксины MVIIA (SNX-111) и CVID (AM-336), являющиеся блокаторами кальциевых каналов [Olivera B.M. et al. Neuronal calcium channel antagonists. Discrimination between calcium channel subtypes using omega-conotoxin from Conus magus venom // Biochemistry, 1987, Vol.26, P.2086-2090; Nielsen K.J. et al. Structure-activity relationships of omega-conotoxins at N-type voltage-sensitive calcium channels // J. Mol. Recognit., 2000, Vol.13, P.55-70; Scott D.A. et al. Actions of intrathecal omega-conotoxins CVID, GVIA, MVIIA, and morphine in acute and neuropathic pain in the rat // Eur. J. Pharmacol., 2002, V.451, P.279-286; US 7,101,849]; χ-конопептид MrIA-ингибитор транспортера норадреналина [Bryan-Lluka L.J. et al. chi-Conopeptide MrIA partially overlaps desipramine and cocaine binding sites on the human norepinephrine transporter // J. Biol. Chem., 2003, Vol.278, P.40324-40329; US 7,326,682]; контулакин G - агонист рецептора нейротензина [Craig A.G. et al. Contulakin-G, an O-glycosylated invertebrate neurotensin // J. Biol. Chem., 1999, Vol.274, P.13752-13759; US 6,696,408]; ρ-конопептид TIA-антагонист α-адренорецепторов [Sharpe I.A. et al. Allosteric alpha 1-adrenoreceptor antagonism by the conopeptide rho-TIA // J. Biol. Chem., 2003, Vol.278, P.34451-34457; US 6,849,601]. Практическое применение находит, например, указанный выше ω-конотоксин MVIIA («Зиконотид», «Приалт») [Miljanich G.P. Ziconotide: neuronal calcium channel blocker for treating severe chronic pain // Curr. Med. Chem., 2004, V.11, P.3029-3040; US 5,859,186].Currently, a number of components of natural poisons are known that have an analgesic effect, many of them are at the stage of clinical or preclinical trials. So, analgesic activity is possessed by: α-conotoxin Vc1.1, acting on neuronal nicotinic acetylcholine receptors [dark R.J. et al. The synthesis, structural characterization, and receptor specificity of the alpha-conotoxin Vc1.1 // J. Biol. Chem., 2006, Vol. 281, P.23254-23263; US 7,348,400]; ω-conotoxins MVIIA (SNX-111) and CVID (AM-336), which are calcium channel blockers [Olivera B.M. et al. Neuronal calcium channel antagonists. Discrimination between calcium channel subtypes using omega-conotoxin from Conus magus venom // Biochemistry, 1987, Vol.26, P.2086-2090; Nielsen K.J. et al. Structure-activity relationships of omega-conotoxins at N-type voltage-sensitive calcium channels // J. Mol. Recognit., 2000, Vol.13, P.55-70; Scott D.A. et al. Actions of intrathecal omega-conotoxins CVID, GVIA, MVIIA, and morphine in acute and neuropathic pain in the rat // Eur. J. Pharmacol., 2002, V.451, P.279-286; US 7,101,849]; χ-conopeptide MrIA-noradrenaline transporter inhibitor [Bryan-Lluka L.J. et al. chi-Conopeptide MrIA partially overlaps desipramine and cocaine binding sites on the human norepinephrine transporter // J. Biol. Chem., 2003, Vol. 278, P.40324-40329; US 7,326,682]; contulakin G - neurotensin receptor agonist [Craig A.G. et al. Contulakin-G, an O-glycosylated invertebrate neurotensin // J. Biol. Chem., 1999, Vol.274, P.13752-13759; US 6,696,408]; ρ conopeptide TIA antagonist of α-adrenergic receptors [Sharpe I.A. et al. Allosteric alpha 1-adrenoreceptor antagonism by the conopeptide rho-TIA // J. Biol. Chem., 2003, Vol. 278, P. 34451-34457; US 6,849,601]. For practical use, for example, the above-mentioned ω-conotoxin MVIIA (Ziconotide, Prialt) [Miljanich G.P. Ziconotide: neuronal calcium channel blocker for treating severe chronic pain // Curr. Med. Chem., 2004, V.11, P.3029-3040; US 5,859,186].

Недостатками указанных средств являются:The disadvantages of these funds are:

(1) введение в организм таких препаратов, как «Приалт», проводится посредством инъекции в спинномозговой столб, что во многих случаях трудновыполнимо и требует применения специального медицинского оборудования (например, имплантированных насосов) и работы высококвалифицированного персонала;(1) the introduction of drugs such as Prialt into the body is carried out by injection into the spinal column, which in many cases is difficult and requires the use of special medical equipment (for example, implanted pumps) and the work of highly qualified personnel;

(2) анальгетическая активность ряда веществ может сопровождаться побочными эффектами ввиду участия рецепторов-мишеней во многих физиологических процессах;(2) the analgesic activity of a number of substances may be accompanied by side effects due to the participation of target receptors in many physiological processes;

(3) в состав некоторых из указанных полипептидов входят остатки метионина, подверженные окислению, что приводит к снижению терапевтического потенциала соответствующих препаратов.(3) some of these polypeptides contain oxidatively methionine residues, which leads to a decrease in the therapeutic potential of the corresponding drugs.

Ионотропные пуринергические рецепторы (Р2Х) являются лиганд-управляемыми ионными каналами, активируемыми внеклеточным аденозинтрифосфатом (АТФ), некоторыми другими нуклеотидами и их производными. Р2Х рецепторы широко распространены в теле человека. Так, они характерны для периферических нейронов, иннервирующих различные органы и ткани [Surprenant A., North R.A. Signaling at purinergic Р2Х receptors // Annu. Rev. Physiol., 2009, Vol.71, P.333-359]. Потенциальная важность этих мишеней для разработки медицинских препаратов обусловлена повсеместным присутствием их эндогенного лиганда АТФ в организме и разнообразием состояний, в которых он может реализовать свой активирующий эффект. АТФ - кофермент, участвующий в многочисленных важнейших реакциях, являющийся источником энергии для различных процессов, таких как мышечные сокращения и биосинтез белка. В то же время многочисленные исследования показали, что АТФ, освобожденный из поврежденных или воспаленных тканей, активирует Р2Х рецепторы и инициирует болевые сигналы. Предполагается участие Р2Х рецепторов в болевой чувствительности, связанной с травмами, опухолями, воспалением, мигренью, респираторными заболеваниями. У человека известно семь изоформ Р2Х рецепторов, среди которых изоформы Р2Х2, Р2Х3, Р2Х4 и Р2Х7, как полагают, участвуют в системе восприятия боли [Donnelly-Roberts D. et al. Painful purinergic receptors // J. Pharmacol. Exp. Ther., 2008, Vol.324, P.409-415]. Р2Х3 рецепторы являются важными и хорошо изученными «участниками» болевых процессов как в центральной, так и периферической нервной системе, что позволяет рассматривать их как перспективную мишень в лечении болевых состояний, а их антагонисты - как потенциальные анальгетические средства [Wirkner К. et al. Р2Х3 receptor involvement in pain states // Mol. Neurobiol., 2007, Vol.36, P. 165-183].Ionotropic purinergic receptors (P2X) are ligand-controlled ion channels activated by extracellular adenosine triphosphate (ATP), some other nucleotides and their derivatives. P2X receptors are widespread in the human body. So, they are characteristic of peripheral neurons innervating various organs and tissues [Surprenant A., North R.A. Signaling at purinergic P2X receptors // Annu. Rev. Physiol., 2009, Vol. 71, P.333-359]. The potential importance of these targets for the development of medications is due to the ubiquitous presence of their endogenous ATP ligand in the body and the variety of conditions in which it can realize its activating effect. ATP is a coenzyme that is involved in many important reactions and is a source of energy for various processes, such as muscle contraction and protein biosynthesis. At the same time, numerous studies have shown that ATP released from damaged or inflamed tissues activates P2X receptors and initiates pain signals. The participation of P2X receptors in pain sensitivity associated with injuries, tumors, inflammation, migraines, and respiratory diseases is assumed. In humans, seven isoforms of P2X receptors are known, among which isoforms of P2X2, P2X3, P2X4 and P2X7 are believed to be involved in the pain perception system [Donnelly-Roberts D. et al. Painful purinergic receptors // J. Pharmacol. Exp. Ther., 2008, Vol.324, P.409-415]. P2X3 receptors are important and well-studied “participants” in pain processes in both the central and peripheral nervous systems, which allows us to consider them as a promising target in the treatment of pain conditions, and their antagonists as potential analgesic agents [Wirkner K. et al. P2X3 receptor involvement in pain states // Mol. Neurobiol., 2007, Vol. 36, P. 165-183].

Специфичные и селективные ингибиторы или модуляторы Р2Х3 рецепторов в настоящее время недостаточно изучены. Известны некоторые низкомолекулярные антагонисты Р2Х3 рецепторов, например, 2′,3′-O-(2,4,6-тринитрофенил)-АТФ [Virginio С.et al. Trinitrophenyl-substituted nucleotides are potent antagonists selective for P2X1, Р2Х3, and heteromeric P2X2/3 receptors // Mol. Pharmacol., 1998, Vol.53, P. 969-973], другие производные моно- и динуклеотидов [Ford K.K. et al. The Р2Х3 antagonist PI, P5-di[inosine-5'] pentaphosphate binds to the desensitized state of the receptor in rat dorsal root ganglion neurons // J. Pharmacol. Exp. Ther., 2005, V. 315, P. 405-413; US 6,881,725], аналоги сурамина [Hausmann R. et al. The suramin analog 4,4′,4′′,4′′′-(carbonylbis(imino-5,l,3-benzenetriylbis (carbonylimino)))tetra-kis-benzenesulfonic acid (NF110) potently blocks Р2ХЗ receptors: subtype selectivity is determined by location of sulfonic acid groups // Mol. Pharmacol., 2006, V.69, P.2058-2067], спинорфин [Jung K.Y. et al. Structure-activity relationship studies of spinorphin as a potent and selective human Р2ХЗ receptor antagonist // J. Med. Chem, 2007, V.50, P.4543-4547], A-317491 [Jarvis M.F. et al. A-317491, a novel potent and selective non-nucleotide antagonist of Р2Х3 and P2X2/3 receptors, reduces chronic inflammatory and neuropathic pain in the rat // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2002, V.99, P.17179-17184], производные диаминопиримидина [Carter D.S. et al. Identification and SAR of novel diaminopyrimidines. Part 1: The discovery of RO-4, a dual P2X3/P2X2/3 antagonist for the treatment of pain // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, Vol.19, P. 1628-1631; Jahangir A. et al. Identification and SAR of novel diaminopyrimidines. Part 2: The discovery of RO-51, a potent and selective, dual P2X3/P2X2/3 antagonist for the treatment of pain // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, Vol.19, P.1632-1635; US 7,589,090; US 7,531,547], тетразола и ариламидов [US 7,595,405], а также пиперазина и фенилтиенопиразола [Brotherton-Pleiss C.E. Discovery and optimization of RO-85, a novel drug-like, potent, and selective P2X3 receptor antagonist // Bioorg. Med. Chem. Lett, 2010, Vol.20, 1031-1036; US 7,491,821].Specific and selective P2X3 receptor inhibitors or modulators are currently poorly understood. Some low molecular weight P2X3 receptor antagonists are known, for example, 2 ′, 3′-O- (2,4,6-trinitrophenyl) -ATP [Virginio C. et al. Trinitrophenyl-substituted nucleotides are potent antagonists selective for P2X1, P2X3, and heteromeric P2X2 / 3 receptors // Mol. Pharmacol., 1998, Vol. 53, P. 969-973], other derivatives of mono- and dinucleotides [Ford K.K. et al. The P2X3 antagonist PI, P5-di [inosine-5 '] pentaphosphate binds to the desensitized state of the receptor in rat dorsal root ganglion neurons // J. Pharmacol. Exp. Ther., 2005, V. 315, P. 405-413; US 6,881,725], analogues of suramin [Hausmann R. et al. The suramin analog 4,4 ′, 4 ′ ′, 4 ′ ′ ′ - (carbonylbis (imino-5, l, 3-benzenetriylbis (carbonylimimino))) tetra-kis-benzenesulfonic acid (NF110) potently blocks P2X3 receptors: subtype selectivity is determined by location of sulfonic acid groups // Mol. Pharmacol., 2006, V.69, P.2058-2067], spinorfin [Jung K.Y. et al. Structure-activity relationship studies of spinorphin as a potent and selective human P2X3 receptor antagonist // J. Med. Chem, 2007, V.50, P. 4543-4547], A-317491 [Jarvis M.F. et al. A-317491, a novel potent and selective non-nucleotide antagonist of P2X3 and P2X2 / 3 receptors, reduces chronic inflammatory and neuropathic pain in the rat // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2002, V.99, P.17179-17184], derivatives of diaminopyrimidine [Carter D.S. et al. Identification and SAR of novel diaminopyrimidines. Part 1: The discovery of RO-4, a dual P2X3 / P2X2 / 3 antagonist for the treatment of pain // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, Vol.19, P. 1628-1631; Jahangir A. et al. Identification and SAR of novel diaminopyrimidines. Part 2: The discovery of RO-51, a potent and selective, dual P2X3 / P2X2 / 3 antagonist for the treatment of pain // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, Vol.19, P.1632-1635; US 7,589,090; US 7,531,547], tetrazole and arylamides [US 7,595,405], as well as piperazine and phenylthienopyrazole [Brotherton-Pleiss C.E. Discovery and optimization of RO-85, a novel drug-like, potent, and selective P2X3 receptor antagonist // Bioorg. Med. Chem. Lett, 2010, Vol. 20, 1031-1036; US 7,491,821].

Недостатками указанных веществ являются:The disadvantages of these substances are:

(1) существование других мишеней, помимо пуринергических рецепторов, у некоторых соединений;(1) the existence of targets other than purinergic receptors in some compounds;

(2) большинство обладают недостаточной селективностью в отношении гомомерных P2X3 рецепторов;(2) most do not have sufficient selectivity for homomeric P2X3 receptors;

(3) низкий потенциал многих веществ с точки зрения создания лекарств ввиду неоптимальной химической структуры (например, наличия множества кислотных групп).(3) the low potential of many substances from the point of view of creating drugs due to non-optimal chemical structure (for example, the presence of many acid groups).

Известно наиболее близкое к заявляемому соединение RO-85 - производное пиперазина и фенилтиенопиразола [Brotherton-Pleiss C.E. Discovery and optimization of RO-85, a novel drug-like, potent, and selective P2X3 receptor antagonist // Bioorg. Med. Chem. Lett, 2010, Vol.20, 1031-1036]. Определенным недостатком известного соединения служит его структура: RO-85 может быть получено только с помощью многостадийного химического синтеза.Known closest to the claimed compound RO-85 is a derivative of piperazine and phenylthienopyrazole [Brotherton-Pleiss C.E. Discovery and optimization of RO-85, a novel drug-like, potent, and selective P2X3 receptor antagonist // Bioorg. Med. Chem. Lett, 2010, Vol.20, 1031-1036]. A certain disadvantage of the known compound is its structure: RO-85 can only be obtained using multistage chemical synthesis.

Изобретение решает задачу расширения ассортимента веществ, специфично воздействующих на P2X3 рецепторы.The invention solves the problem of expanding the range of substances that specifically affect P2X3 receptors.

Поставленная задача решается за счет структуры соединения РТ1, модулирующего активность пуринергических рецепторов P2X3. РТ1 является веществом полипептидной природы и может быть получен генно-инженерным способом.The problem is solved due to the structure of the compound PT1, modulating the activity of P2X3 purinergic receptors. PT1 is a polypeptide substance of nature and can be obtained by genetic engineering.

РТ1 имеет следующую аминокислотную последовательность:PT1 has the following amino acid sequence:

Glyl-Tyr2-Cys3-Ala4-Glu5-Lys6-Gly7-Ile8-Arg9-Cysl0-Asp11-Aspl2-Ilel3-Hisl4-Cys15-Cys16-Thrl7-Gly18-Leu19-Lys20-Cys21-Lys22-Cys23-Asn24-Ala25-Ser26-Gly27-Tyr28-Asn29-Cys30-Val31-Cys32-Arg33-Lys34-Lys35 Gly l -Tyr 2 -Cys 3 -Ala 4 -Glu 5 -Lys 6 -Gly 7 -Ile 8 -Arg 9 -Cys l0 -Asp 11 -Asp l2 -Ile l3 -His l4 -Cys 15 -Cys 16 -Thr l7 -Gly 18 -Leu 19 -Lys 20 -Cys 21 -Lys 22 -Cys 23 -Asn 24 -Ala 25 -Ser 26 -Gly 27 -Tyr 28 -Asn 29 -Cys 30 -Val 31 -Cys 32 -Arg 33 -Lys 34 -Lys 35

Заявляемый пептид состоит из 35 аминокислотных остатков, может быть выделен хроматографическими методами из яда паука Geolycosa sp. или получен с помощью пептидного синтеза, а также генно-инженерными методами.The inventive peptide consists of 35 amino acid residues, can be isolated by chromatographic methods from the poison of the spider Geolycosa sp. or obtained using peptide synthesis, as well as genetic engineering methods.

Заявляемый пептид способен селективно ингибировать токи, опосредованные пуринергическими рецепторами P2X3 в сенсорных нейронах крыс, а также в условиях экспрессии генов P2X3 рецепторов человека в клетках НЕК 293. Показано, что при действии наномолярных концентраций пептида значительно уменьшается активирующий эффект природного агониста АТФ, что связано, по-видимому, со стабилизацией десенситизированного состояния рецепторов. Концентрация РТ1, вызывающая 50%-ное ингибирование токов, опосредованных P2X3 рецепторами в сенсорных нейронах крыс, (IC50) составляет 12±2 нМ при коэффициенте Хилла (nH) 1,1±0,2 (для RO-85 IC50 в отношении рекомбинантных рецепторов крыс составляет ~31 нМ). Исследования активности РТ1 в отношении ряда ионных каналов и ионотропных рецепторов подтверждают специфичность действия пептида на Р2Х3 рецепторы.The inventive peptide is able to selectively inhibit currents mediated by P2X3 purinergic receptors in rat sensory neurons, as well as under the conditions of expression of human P2X3 receptors in HEK 293 cells. It has been shown that, under the action of nanomolar concentrations of the peptide, the activating effect of the natural ATP agonist is significantly reduced, which is associated with - apparently, with the stabilization of the desensitized state of the receptors. The concentration of PT1, causing a 50% inhibition of currents mediated by P2X3 receptors in rat sensory neurons, (IC 50 ) is 12 ± 2 nM with a Hill coefficient (n H ) of 1.1 ± 0.2 (for RO-85 IC 50 in rat recombinant receptor ratio is ~ 31 nM). Studies of the activity of PT1 in relation to a number of ion channels and ionotropic receptors confirm the specificity of the action of the peptide on P2X3 receptors.

Препараты на основе РТ1 могут оказаться эффективными в терапии болей различной этиологии. РТ1 является первым соединением полипептидной природы, способным оказывать селективное модулирующие действие на Р2Х3 рецепторы. Пептид характеризуется чрезвычайно стабильной структурой (содержит мотив так называемого «цистинового узла»), кроме того, не содержит остатков метионина. Это служит основанием для предположения высокого потенциала РТ1 с точки зрения создания лекарственных препаратов.PT1-based drugs may be effective in the treatment of pain of various etiologies. PT1 is the first polypeptide compound of nature capable of exerting a selective modulating effect on P2X3 receptors. The peptide is characterized by an extremely stable structure (contains the motive of the so-called "cystine node"), in addition, does not contain methionine residues. This is the basis for the assumption of a high potential of PT1 in terms of drug development.

Изобретение иллюстрируют чертежиThe invention is illustrated by drawings.

Фиг.1. Выделение РТ1 из яда паука Geolycosa sp. (А) Эксклюзионная хроматография цельного яда на колонке TSK 2000SW (7,5×600 мм). Отмечена активная фракция (*). (Б) Обращенно-фазовая ВЭЖХ фракции I на колонке Vydac 218TP54 C18 (4,6×250 мм). Отмечена активная фракция (*). (В) Третья стадия очистки активного вещества (повторная хроматография фракции 1) с использованием той же колонки Vydac 218TP54. Активная фракция, соответствующая чистому РТ1, отмечена (*).Figure 1. Isolation of PT1 from Geolycosa sp. (A) Size exclusion chromatography of whole venom on a TSK 2000SW column (7.5 × 600 mm). The active fraction (*) was noted. (B) Reverse phase HPLC of fraction I on a Vydac 218TP54 C 18 column (4.6 × 250 mm). The active fraction (*) was noted. (B) The third stage of purification of the active substance (repeated chromatography of fraction 1) using the same Vydac 218TP54 column. The active fraction corresponding to pure PT1 is marked (*).

Фиг.2. Схема конструирования экспрессирующего вектора. Синтез гена РТ1 с использованием олигонуклеотидов (таблица 1), обозначенных стрелками, включает лигирование и ПЦР и сопровождается клонированием в вектор рЕТ-32b. Внизу показана часть полученного конструкта с функциональными элементами: промотором, геном тиоредоксина (Trx), гексагистидиновой последовательностью (6His), целевым геном РТ1, терминатором.Figure 2. Scheme for constructing an expression vector. Synthesis of the PT1 gene using oligonucleotides (table 1), indicated by arrows, includes ligation and PCR and is accompanied by cloning into the pET-32b vector. Below is shown a part of the obtained construct with functional elements: a promoter, a thioredoxin gene (Trx), a hexahistidine sequence (6His), a target PT1 gene, and a terminator.

Фиг.3. Получение рекомбинантного РТ1. (А) Электрофоретическое разделение образцов, полученных в ходе выделения гибридного белка тиоредоксина с РТ1, в ДСН-ПААГ (12%). (1, 6) - стандарты, слева приведены значения молекулярных масс (кДа); (2) - тотальный клеточный лизат Е. coli BL21(DE3), несущих плазмиду рЕТ-32b со вставкой гена РТ1 перед добавлением ИПТГ; (3) - после индукции экспрессии целевого гена 0,2 мМ ИПТГ; (4) - фракция растворимых белков; (5) - слитный белок, очищенный с помощью аффинной хроматографии. (Б) Разделение продуктов гидролиза гибридного белка энтеропептидазой на колонке Jupiter C4 (10×250 мм). Отмечена фракция, соответствующая РТ1 (*).Figure 3. Obtaining recombinant PT1. (A) Electrophoretic separation of samples obtained by isolation of a thioredoxin fusion protein with PT1 in SDS-PAGE (12%). (1, 6) - standards, the values of molecular masses (kDa) are given on the left; (2) the total cell lysate of E. coli BL21 (DE3) carrying the plasmid pET-32b with the PT1 gene insert before IPTG addition; (3) - after induction of expression of the target gene 0.2 mM IPTG; (4) - soluble protein fraction; (5) a fusion protein purified by affinity chromatography. (B) Separation of the products of the hydrolysis of the hybrid protein by enteropeptidase on a Jupiter C 4 column (10 × 250 mm). The fraction corresponding to PT1 (*) was noted.

Фиг.4. Влияние РТ1 на токи, опосредованные Р2Х3 рецепторами в культуре нейронов из ганглиев дорсальных корешков спинного мозга крыс. В качестве агониста используется ЦТФ в концентрации 100 мкМ. (А) Запись токов в ответ на приложение агониста в случае, когда РТ1 связывается с Р2Х3 рецепторами в закрытом состоянии. Приложение 10 нМ РТ1 приводит к увеличению амплитуды тока (черная кривая) по сравнению с контролем (серая кривая). (Б) Запись токов в случае, когда РТ1 связывается с Р2Х3 рецепторами в десенситизированном состоянии. Приложение 10 нМ РТ1 приводит к уменьшению амплитуды тока (черная кривая) по сравнению с контролем (серая кривая).Figure 4. The effect of PT1 on currents mediated by P2X3 receptors in a culture of neurons from the ganglia of the dorsal roots of rat spinal cord. As an agonist, CTF is used at a concentration of 100 μM. (A) Recording currents in response to an agonist application when PT1 binds to P2X3 receptors in a closed state. Application of 10 nM PT1 leads to an increase in current amplitude (black curve) compared to the control (gray curve). (B) Current recording in the case when PT1 binds to P2X3 receptors in a desensitized state. Application of 10 nM PT1 leads to a decrease in the amplitude of the current (black curve) compared to the control (gray curve).

Фиг.5. Исследование механизма действия РТ1 на Р2Х3 рецепторы. По абсциссе отложено время приложения агониста от начала эксперимента. По ординате отложена амплитуда измеренных токов. Доверительные интервалы обозначают амплитуду шума в каждой конкретной записи ионного тока. Черная горизонтальная линия (РТ1, 20 нМ) показывает промежуток времени, в течение которого нейрон находился в растворе с 20 нМ РТ1. Увеличение периода между аппликациями агониста на фоне РТ1 приводит к ослаблению блокирования ионного тока, опосредованного Р2Х3 рецепторами. При дальнейшем увеличении этого периода блокирование переходит в потенцирование.Figure 5. Investigation of the mechanism of action of PT1 on P2X3 receptors. The abscissa shows the time of application of the agonist from the beginning of the experiment. The ordinate shows the amplitude of the measured currents. Confidence intervals indicate the amplitude of the noise in each particular ion current record. The black horizontal line (PT1, 20 nM) shows the period of time during which the neuron was in solution with 20 nM PT1. An increase in the period between agonist applications against PT1 leads to a weakening of the blocking of the ion current mediated by P2X3 receptors. With a further increase in this period, blocking goes into potentiation.

Фиг.6. Концентрационная зависимость эффекта РТ1 на Р2Х3 рецепторы в культуре нейронов из ганглиев дорсальных корешков спинного мозга крыс.6. The concentration dependence of the effect of PT1 on P2X3 receptors in the culture of neurons from the ganglia of the dorsal roots of the spinal cord of rats.

Фиг.7. Эффект РТ1 на рекомбинантные Р2Х3 рецепторы человека в клетках НЕК 293 (НЕЮ) и Р2Х3 рецепторы нейронов заднекорешковых ганглиев (ЗКГ) крыс. На диаграмме показано относительное снижение амплитуды ионного тока, вызванного приложением ЦТФ (100 мкМ) на Р2Х3 рецепторы, в присутствии РТ1 во внеклеточном растворе в концентрации 20 нМ и 50 нМ. Белые столбцы- эффект для нейронов ЗКГ крыс, серые столбцы - для клеток НЕК 293.7. The effect of PT1 on recombinant human P2X3 receptors in HEK 293 (HER) cells and P2X3 rat neuromuscular ganglia (ZKG) neuron receptors. The diagram shows the relative decrease in the amplitude of the ion current caused by the application of CTF (100 μM) on P2X3 receptors in the presence of PT1 in an extracellular solution at a concentration of 20 nM and 50 nM. The white columns are the effect for rat ZKG neurons, the gray columns are for HEK 293 cells.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. Выделение пептида РТ1Example 1. The selection of the peptide PT1

Цельный яд паука Geolycosa sp. (SPP код- A267TDLS2-KZARNA) предоставлен ТОО «Научно-производственное объединение Фауна» (Республика Казахстан). Высушенный лиофильно образец 25 мкл яда растворяют в 0,1 мл 150 мМ NaCl, 30 мМ NaH2PO4 и наносят на колонку для гель-фильтрации TSK 2000SW (7,5×600 мм, 125 А, 10 мкм; Beckman, США). Элюцию осуществляют тем же раствором со скоростью 0,5 мл/мин. Детекцию проводят по оптическому поглощению элюата при длине волны 214 нм (фиг.1А). Все фракции анализируют на активность в отношении Р2Х3 рецепторов.Whole venom spider Geolycosa sp. (SPP code- A267TDLS2-KZARNA) was provided by Fauna Research and Production Association LLP (Republic of Kazakhstan). A freeze-dried sample of 25 μl of the poison is dissolved in 0.1 ml of 150 mM NaCl, 30 mM NaH 2 PO 4 and applied to a TSK 2000SW gel filtration column (7.5 × 600 mm, 125 A, 10 μm; Beckman, USA) . Elution is carried out with the same solution at a rate of 0.5 ml / min. Detection is carried out by optical absorption of the eluate at a wavelength of 214 nm (figa). All fractions are assayed for activity against P2X3 receptors.

Активную фракцию I далее разделяют с помощью обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на колонке Vydac 218TP54 C18 (4,6×250 мм, 300 Å, 5 мкм; Separations Group, США) в линейном градиенте концентрации ацетонитрила (0-15% за 5 мин, 15-45% за 50 мин, 45-65% за 10 мин) в 0,1%-ной трифторуксусной кислоте (ТФУ) при скорости потока 1 мл/мин (фиг.1Б). Индивидуальный активный пептид РТ1 очищают в результате третьей стадии разделения активной фракции 1 с помощью обращенно-фазовой ВЭЖХ на той же колонке в «пологом» градиенте концентрации ацетонитрила (0-15% за 5 мин, 15-25% за 30 мин) (фиг.1В).The active fraction I is then separated by reverse phase high performance liquid chromatography (HPLC) on a Vydac 218TP54 C 18 column (4.6 × 250 mm, 300 Å, 5 μm; Separations Group, United States) in a linear gradient of acetonitrile concentration (0-15 % in 5 min, 15-45% in 50 min, 45-65% in 10 min) in 0.1% trifluoroacetic acid (TFA) at a flow rate of 1 ml / min (Fig. 1B). The individual active peptide PT1 is purified as a result of the third stage of separation of the active fraction 1 using reverse phase HPLC on the same column in a gentle gradient of acetonitrile concentration (0-15% in 5 min, 15-25% in 30 min) (Fig. 1B).

Пример 2. Определение молекулярной массы РТ1Example 2. Determination of the molecular weight of PT1

Индивидуальность очищенного вещества подтверждают масс-спектрометрическим анализом. Используют десорбционный метод «мягкой» ионизации - времяпролетной матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации (МАЛДИ). Масс-спектры получают на МАЛДИ масс-спектрометре Ultraflex II TOF/TOF (Bruker Daltonik, Германия) с времяпролетным масс-анализатором, идентификацию положительно заряженных ионов проводят в рефлекторном режиме. В качестве матрицы используют α-циано-4-гидроксикоричную кислоту (10 мг/мл) в 50%-ном ацетонитриле, содержащем 0,1%-ную ТФУ. Для калибровки прибора используют стандартную смесь пептидов и белков с диапазоном молекулярных масс 700-66000 Да (Sigma, США). Измеренная моноизотопная молекулярная масса природного РТ1 составляет 3833,5 Да.The identity of the purified substance is confirmed by mass spectrometric analysis. Use the desorption method of "soft" ionization - time-of-flight matrix-activated laser desorption / ionization (MALDI). Mass spectra were obtained on a MALDI Ultraflex II TOF / TOF mass spectrometer (Bruker Daltonik, Germany) with a time-of-flight mass analyzer; identification of positively charged ions was carried out in a reflex mode. The matrix used is α-cyano-4-hydroxycinnamic acid (10 mg / ml) in 50% acetonitrile containing 0.1% TFA. To calibrate the device using a standard mixture of peptides and proteins with a molecular weight range of 700-66000 Da (Sigma, USA). The measured monoisotopic molecular weight of natural PT1 is 3833.5 Da.

Пример 3. Установление аминокислотной последовательности РТ1Example 3. The establishment of the amino acid sequence of PT1

Первичную структуру (аминокислотную последовательность) РТ1 устанавливают с помощью комбинации методов N-концевого секвенирования по Эдману, селективного протеолиза и масс-спектрометрии. Вначале проводят реакцию восстановления дисульфидных связей и алкилирования тиольных групп. Для этого 1 нмоль выделенного пептида растворяют в 40 мкл смеси: 0,5 М Трис-HCl (рН 8,5), 6 М гуанидингидрохлорид, 2 мМ ЭДТА. Добавляют 200-кратный избыток дитиотреитола (5 М раствор в ацетонитриле). Образец инкубируют при 40°С в течение 4 ч, после чего добавляют 3-кратный избыток (по отношению к дитиотреитолу) 4-винилпиридина (50%-ный раствор в изопропаноле). Модификацию проводят при комнатной температуре в течение 15 мин в темноте. Алкилированный пептид выделяют с помощью обращенно-фазовой ВЭЖХ на колонке Jupiter C5 (2×150 мм, 300 Å, 5 мкм; Phenomenex, США). Масса алкилированного восстановленного пептида составляет 4682,0 Да, что соответствует восьми присоединенным молекулам 4-винилпиридина (молекулярная масса 105,1 Да). Таким образом, РТ1 содержит восемь остатков цистеина, образующих четыре внутримолекулярные дисульфидные связи. Аминокислотную последовательность S-пиридилэтилированного РТ1 установливают по методу Эдмана на автоматическом секвенаторе Precise Model 492 (Applied Biosystems, США) в соответствии с методикой фирмы-изготовителя. В результате получают полную аминокислотную последовательность РТ1:The primary structure (amino acid sequence) of PT1 is established using a combination of Edman N-terminal sequencing, selective proteolysis and mass spectrometry. First, a reaction is carried out for the reduction of disulfide bonds and the alkylation of thiol groups. For this, 1 nmol of the isolated peptide is dissolved in 40 μl of a mixture: 0.5 M Tris-HCl (pH 8.5), 6 M guanidine hydrochloride, 2 mM EDTA. A 200-fold excess of dithiothreitol (5 M solution in acetonitrile) was added. The sample was incubated at 40 ° C for 4 hours, after which a 3-fold excess (with respect to dithiothreitol) of 4-vinylpyridine (50% solution in isopropanol) was added. The modification is carried out at room temperature for 15 minutes in the dark. The alkylated peptide was isolated by reverse phase HPLC on a Jupiter C 5 column (2 × 150 mm, 300 Å, 5 μm; Phenomenex, USA). The alkylated reduced peptide has a mass of 4682.0 Da, which corresponds to eight attached 4-vinylpyridine molecules (molecular weight 105.1 Da). Thus, PT1 contains eight cysteine residues forming four intramolecular disulfide bonds. The amino acid sequence of S-pyridylethylated PT1 was determined by the Edman method on a Precise Model 492 automatic sequencer (Applied Biosystems, USA) in accordance with the manufacturer's procedure. The result is the complete amino acid sequence of PT1:

H2N-Glyl-Tyr2-Cys3-Ala4-Glu5-Lys6-Gly7-Ile8-Arg9-Cys10-Asp11-Asp12-Ile13-His14-Cys15-Cys16-Thr17-Gly18-Leu19-Lys20-Cys21-Lys22-Cys23-Asn24-Ala25-Ser26-Gly27-Tyr28-Asn29-Cys30-Val31-Cys32-Arg33-Lys34-Lys35-COOHH 2 N-Gly l -Tyr 2 -Cys 3 -Ala 4 -Glu 5 -Lys 6 -Gly 7 -Ile 8 -Arg 9 -Cys 10 -Asp 11 -Asp 12 -Ile 13 -His 14 -Cys 15 -Cys 16 -Thr 17 -Gly 18 -Leu 19 -Lys 20 -Cys 21 -Lys 22 -Cys 23 -Asn 24 -Ala 25 -Ser 26 -Gly 27 -Tyr 28 -Asn 29 -Cys 30 -Val 31 -Cys 32 - Arg 33 -Lys 34 -Lys 35 -COOH

Расчетная моноизотопная молекулярная масса пептида составляет 3833,6 Да, отличается от измеренной на 0,1 Да. Таким образом, РТ1 не содержит каких-либо модификаций, за исключением четырех дисульфидных связей.The calculated monoisotopic molecular weight of the peptide is 3833.6 Da, which differs from that measured by 0.1 Da. Thus, PT1 does not contain any modifications, with the exception of four disulfide bonds.

Пример 4. Получение рекомбинантного РТ1Example 4. Obtaining recombinant PT1

Аминокислотную последовательность РТ1 преобразуют в соответствующую ей нуклеотидную с учетом частот использования кодонов у Escherichia coli. Синтезируют олигонуклеотидные фрагменты, перекрывающие полную последовательность гена РТ1, при этом «концевые» из них содержат сайты рестрикции для клонирования в плазмиду pET-32b (Novagen, США; см. таблицу 1, фиг.2).The amino acid sequence of PT1 is converted to its corresponding nucleotide sequence, taking into account the codon frequencies of Escherichia coli. Synthesize oligonucleotide fragments that overlap the entire sequence of the PT1 gene, while the “terminal” ones contain restriction sites for cloning into plasmid pET-32b (Novagen, USA; see table 1, FIG. 2).

Figure 00000001
Figure 00000001

Синтез полноразмерной последовательности РТ1 осуществляют с помощью метода лигирования-полимеразной цепной реакции (ПЦР). В смесь 1 вносят олигонуклеотиды F1 и F2 (по 2 мкМ), 1 мМ АТФ и 10 ед. полинуклеотидкиназы (Promega, США) в буферном растворе для лигирования (Promega, США). Смесь 2 содержит олигонуклеотиды F, R1, R2 (по 2 мкМ) и 1 мМ АТФ в буферном растворе для лигирования. Для проведения реакции фосфорилирования смесь 1 инкубируют в термостате при 37°С в течение 30 мин, затем для инактивации фермента прогревают при 70°С в течение 20 мин. Объединяют по 5 мкл смесей 1 и 2, инкубируют 15 мин при 96°С, медленно остужают до комнатной температуры, после чего добавляют 0,5 ед. ДНК-лигазы фага Т4 (Promega, США) и инкубируют 18 ч при 16°С. Затем проводят ПЦР, используя в качестве матрицы разбавленную в 100 раз лигазную смесь с праймерами F и R. ПЦР проводят на ПЦР-амплификаторе РТС-200 (MJ Research, США). Реакционная смесь (200 мкл) содержит: буферный раствор для ПЦР (ИБХ РАН), смесь четырех дезоксинуклеотидов (0,2 мМ каждого) (Promega, США), праймерные олигонуклеотиды (20 пмоль каждого), ~1 нг матричной ДНК и 2,5 ед. Taq-полимеразы (ИБХ РАН). Условия ПЦР: денатурация (96°С) - 20 сек; отжиг (50°С) - 20 сек; элонгация (72°С) - 30 сек, 25 циклов.The synthesis of the full-length sequence of PT1 is carried out using the method of ligation-polymerase chain reaction (PCR). F1 and F2 oligonucleotides (2 μM each), 1 mM ATP and 10 units are added to mixture 1. polynucleotide kinases (Promega, USA) in a ligation buffer solution (Promega, USA). Mixture 2 contains oligonucleotides F, R1, R2 (2 μM each) and 1 mM ATP in a ligation buffer. To carry out the phosphorylation reaction, mixture 1 is incubated in an incubator at 37 ° C for 30 minutes, then, to inactivate the enzyme, it is heated at 70 ° C for 20 minutes. 5 μl of mixtures 1 and 2 are combined, incubated for 15 min at 96 ° C, slowly cooled to room temperature, after which 0.5 units are added. Phage T4 DNA ligases (Promega, USA) and incubated for 18 h at 16 ° C. Then, PCR is performed using a 100-fold diluted ligase mixture with primers F and R. PCR is performed on a RTS-200 PCR amplifier (MJ Research, USA). The reaction mixture (200 μl) contains: PCR buffer solution (IBCh RAS), a mixture of four deoxynucleotides (0.2 mm each) (Promega, USA), primer oligonucleotides (20 pmol each), ~ 1 ng of template DNA and 2.5 units Taq polymerase (IBCh RAS). PCR conditions: denaturation (96 ° C) - 20 sec; annealing (50 ° С) - 20 sec; elongation (72 ° C) - 30 sec, 25 cycles.

Рестрикцию ПЦР-продукта и плазмиды рЕТ-32b проводят в буфере MultiCore, оптимальном для работы ферментов BamHI и KpnI (Promega, США). Для расщепления 1 мкг ДНК используют 4 ед. каждой рестриктазы. Стандартная реакционная смесь (20 мкл) содержит 2 мкл 10-кратного буфера для рестрикции и по 2 мкл стокового раствора каждого фермента. Реакцию проводят в течение 2 ч при 37°С. В качестве контроля проводят рестрикцию плазмиды каждым из ферментов по отдельности, результат оценивают по изменению подвижности вектора при электрофорезе в агарозном геле. Очистку рестрицированных фрагментов ДНК и вектора проводят с помощью электрофореза в агарозном геле с последующим выделением ДНК из геля с использованием набора реактивов Wizard SV Gel and PCR Clean-Up System (Promega, США) в соответствии с методикой фирмы-производителя.Restriction of the PCR product and plasmid pET-32b is carried out in MultiCore buffer, which is optimal for the work of BamHI and KpnI enzymes (Promega, USA). To digest 1 μg of DNA, 4 units are used. each restrictase. The standard reaction mixture (20 μl) contains 2 μl of 10-fold restriction buffer and 2 μl of stock solution of each enzyme. The reaction is carried out for 2 hours at 37 ° C. As a control, restriction of the plasmid by each of the enzymes separately is carried out, the result is evaluated by the change in the mobility of the vector during agarose gel electrophoresis. The restriction of DNA and vector fragments was purified using agarose gel electrophoresis followed by DNA isolation from the gel using the Wizard SV Gel and PCR Clean-Up System reagent kit (Promega, USA) in accordance with the manufacturer's procedure.

После обработки рестриктазами KpnI и BamHI синтетический ген РТ1 и экспрессирующий вектор рЕТ-32b лигируют друг с другом. Реакционная смесь (15 мкл) содержит: 1,5 мкл 10-кратного буфера для лигирования, 10 мМ АТФ, 10 нг плазмиды, расщепленной по сайтам BamHI и KpnI, 10 нг ПЦР-продукта, расщепленного по тем же сайтам рестрикции, и 1 ед. ДНК-лигазы фага Т4. Лигазную смесь инкубируют в течение 18 ч при температуре 16°С на водяной бане. В результате получают плазмиду, кодирующую химеру белка тиоредоксина с РТ1 под контролем Т7 промотера (фиг.2).After treatment with restriction enzymes KpnI and BamHI, the synthetic PT1 gene and the expression vector pET-32b are ligated to each other. The reaction mixture (15 μl) contains: 1.5 μl of a 10-fold ligation buffer, 10 mM ATP, 10 ng of a plasmid digested at the BamHI and KpnI sites, 10 ng of a PCR product digested at the same restriction sites, and 1 unit . Phage T4 DNA ligases. The ligase mixture is incubated for 18 hours at a temperature of 16 ° C in a water bath. The result is a plasmid encoding a chimera of a thioredoxin protein with PT1 under the control of the T7 promoter (figure 2).

Полученной смесью трансформируют клетки Е.coli штамма XL1 Blue с помощью электропоратора Cellject (Eurogentec, Бельгия). Для проведения трансформации 45 мкл размороженной на льду суспензии компетентных клеток помещают в кювету для электропорации и добавляют 1 мкл лигазной смеси. Параметры электроимпульса выставляют согласно рекомендациям фирмы-производителя электропоратора. После импульса к клеткам сразу же добавляют 700 мкл охлажденной на льду среды LB, суспензию инкубируют 5 мин на льду, а затем 1 ч при 37°С. Весь объем суспензии переносят на чашку Петри с твердой средой LB с добавлением ампициллина (70 мкг/мл) в качестве селективного фактора. Чашки инкубируют при 37°С в течение 18 ч. Колонии Е.coli XL1 Blue, полученные на селективной среде после проведения трансформации, рассеивают штрихами на новой чашке Петри с твердой средой LB и ампициллином (70 мкг/мл). Чашки инкубируют 18 ч при 37°С. Проводят ПЦР со специфичными к интересующей последовательности олигонуклеотидными праймерами F и R, в качестве матрицы используют тотальную нуклеиновую кислоту из полученной клеточной массы. Клеточный материал (~1 мкл) ресуспендируют в реакционной смеси (20 мкл), проводят ПЦР. Отобранные трансформанты используют для получения ночной жидкой культуры. Небольшое количество клеточного материала переносят в 5 мл жидкой среды LB с добавлением ампициллина (70 мкг/мл), суспензию инкубируют 18 ч при 37°С. Процедуру препаративного выделения плазмидной ДНК проводят с использованием набора реактивов Wizard Plus SV Minipreps DNA Purification System (Promega, США) в соответствии с методикой фирмы-производителя.The resulting mixture was transformed into E. coli cells of strain XL1 Blue using a Cellject electroporator (Eurogentec, Belgium). To carry out the transformation, 45 μl of a suspension of competent cells thawed on ice was placed in an electroporation cell and 1 μl of ligase mixture was added. The parameters of the electric pulse are set according to the recommendations of the manufacturer of the electroporator. After a pulse, 700 μl of ice-cold LB medium is immediately added to the cells, the suspension is incubated for 5 min on ice, and then 1 h at 37 ° C. The entire volume of the suspension was transferred to a Petri dish with solid LB medium with the addition of ampicillin (70 μg / ml) as a selective factor. The plates are incubated at 37 ° C for 18 hours. The E. coli XL1 Blue colonies obtained on the selective medium after the transformation are scattered by streaks on a new Petri dish with solid LB medium and ampicillin (70 μg / ml). The plates are incubated for 18 hours at 37 ° C. PCR is carried out with oligonucleotide primers F and R specific for the sequence of interest; total nucleic acid from the obtained cell mass is used as a matrix. Cellular material (~ 1 μl) is resuspended in the reaction mixture (20 μl), PCR is performed. Selected transformants are used to obtain an overnight liquid culture. A small amount of cellular material is transferred into 5 ml of LB liquid medium with the addition of ampicillin (70 μg / ml), the suspension is incubated for 18 h at 37 ° C. The preparative isolation of plasmid DNA is carried out using a set of reagents Wizard Plus SV Minipreps DNA Purification System (Promega, USA) in accordance with the methodology of the manufacturer.

Правильность сборки и дотирования проверяют секвенированием по методу Сэнгера на приборе Model 373 DNA Sequencer (Applied Biosystems, США) с использованием реактивов ABI PRISM BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready reaction kit, ДНК-полимеразы AmpliTaq DNA polymerase, FS (Perkin Elmer, США) и праймера рЕТ-HindSeq (5'-CTTCCTTTCGGGCTTTG-3′) в соответствии с рекомендациями указанных производителей.The correct assembly and subsidy is checked by Sanger sequencing on a Model 373 DNA Sequencer (Applied Biosystems, USA) using ABI PRISM BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready reaction kit reagents, AmpliTaq DNA polymerase, FS (Perkin Elmer, USA) and primer pET-HindSeq (5'-CTTCCTTTCGGGCTTTG-3 ′) in accordance with the recommendations of these manufacturers.

Наработку химерного белка проводят с помощью контролируемой экспрессии соответствующего гена в клетках Е. coli штамма BL21(DE3). Ночную культуру клеток, трансформированных экспрессионным вектором рЕТ-320, содержащим вставку гена РТ1, разбавляют в 200 раз жидкой питательной средой LB с антибиотиком ампициллином (100 мкг/мл). Клетки инкубируют при 37°С и перемешивании (200 об/мин) до достижения оптической плотности OD620=0,6, после чего к культуре добавляют индуктор (изопропил-β-D-1-тиогалактопиранозид, ИПТГ; 0,2 мМ) и инкубируют при комнатной температуре в течение 18 ч.The production of the chimeric protein is carried out using the controlled expression of the corresponding gene in E. coli cells of strain BL21 (DE3). The overnight culture of cells transformed with the pET-320 expression vector containing the PT1 gene insert is diluted 200 times with LB liquid medium with the antibiotic ampicillin (100 μg / ml). Cells are incubated at 37 ° C and stirring (200 rpm) until an optical density of OD 620 = 0.6 is reached, after which an inducer (isopropyl-β-D-1-thiogalactopyranoside, IPTG; 0.2 mM) is added to the culture and incubated at room temperature for 18 hours

Клетки осаждают центрифугированием (10 мин, 4500 об/мин) и ресуспендируют в 25 мл стартового буфера для аффинной хроматографии (см. ниже) с добавлением 1% Тритона Х-100. Разрушение клеточных структур проводят с использованием ультразвукового дезинтегратора СРХ 750 (Cole-Parmer Instruments, США) при постепенном увеличении амплитуды от 25 до 35% с шагом в 2%. Выделение гибридного белка проводят с помощью аффинной хроматографии. Клеточный лизат наносят в стартовом буфере (50 мМ Трис-HCl, рН 8, 300 мМ NaCl) на колонку объемом 3 мл со смолой TALON Superflow Metal Affinity Resin (Clontech, США) со скоростью потока 1 мл/мин. Для исключения возможности неспецифической сорбции колонку промывают 50 мМ Трис-HCl, рН 8, содержащим 500 мМ NaCl, 5%-ный глицерин (v/v), 1%-ный Тритон Х-100 (v/v), 5 мМ имидазол. Для элюции целевого белка используют буфер, содержащий 50 мМ Трис-HCl, рН 8, 300 мМ NaCl, 150 мМ имидазол. Детекцию осуществляют по оптическому поглощению элюата при 280 нм. Контроль за выделением и очисткой гибридного белка ведут с помощью электрофореза аликвот получаемых фракций в полиакриламидном геле (фиг.3А).Cells are pelleted by centrifugation (10 min, 4500 rpm) and resuspended in 25 ml of start affinity chromatography buffer (see below) with the addition of 1% Triton X-100. The destruction of cell structures is carried out using an ultrasonic disintegrator CPX 750 (Cole-Parmer Instruments, USA) with a gradual increase in amplitude from 25 to 35% in increments of 2%. Isolation of the fusion protein is carried out using affinity chromatography. The cell lysate is applied in the start buffer (50 mM Tris-HCl, pH 8, 300 mM NaCl) onto a 3 ml column with TALON Superflow Metal Affinity Resin resin (Clontech, USA) at a flow rate of 1 ml / min. To exclude the possibility of non-specific sorption, the column is washed with 50 mM Tris-HCl, pH 8, containing 500 mM NaCl, 5% glycerol (v / v), 1% Triton X-100 (v / v), 5 mM imidazole. For elution of the target protein using a buffer containing 50 mm Tris-HCl, pH 8, 300 mm NaCl, 150 mm imidazole. Detection is carried out by optical absorption of the eluate at 280 nm. The isolation and purification of the hybrid protein is controlled by electrophoresis of aliquots of the obtained fractions in a polyacrylamide gel (Fig. 3A).

Полученный слитный белок подвергают обессоливанию на колонке Jupiter C5 (4,6×150 мм, 300 Å, 5 мкм; Phenomenex, США). Элюцию осуществляют ступенчатым изменением концентрации ацетонитрила (0-70%) в 0,1%-ной ТФУ со скоростью потока 1 мл/мин. Белок высушивают на вакуумном концентраторе, растворяют в 50 мМ Трис-HCl, рН 8, конечная концентрация белка составляет ~1 мг/мл. К раствору белка добавляют раствор каталитической субъединицы энтерокиназы человека (ИБХ РАН) из расчета 1 ед. на 1 мг белка, гидролиз проводят при комнатной температуре в течение 18 ч. Разделение продуктов гидролиза гибридного белка проводят на колонке Jupiter С4 (250×10 мм, 300 Å, 10 мкм; Phenomenex, США) в линейном градиенте концентрации ацетонитрила (0-40% за 60 мин, 40-80% за 20 мин) в 0,1%-ной ТФУ при скорости потока 2 мл/мин. Детекцию осуществляют по оптическому поглощению элюата при 210 и 280 нм (фиг.3Б). В результате получают выход рекомбинантного РТ1 3 мг с 1 л бактериальной культуры. Идентичность рекомбинантного и природного пептидов доказывают при помощи масс-спектрометрии, N-концевого секвенирования, сравнения хроматографических подвижностей, а также биологических свойств.The obtained fusion protein was subjected to desalination on a Jupiter C 5 column (4.6 × 150 mm, 300 Å, 5 μm; Phenomenex, USA). Elution is carried out by a stepwise change in the concentration of acetonitrile (0-70%) in 0.1% TFA with a flow rate of 1 ml / min. The protein is dried in a vacuum concentrator, dissolved in 50 mm Tris-HCl, pH 8, the final protein concentration is ~ 1 mg / ml. A solution of the catalytic subunit of human enterokinase (IBCh RAS) is added to the protein solution at the rate of 1 unit. per 1 mg of protein, hydrolysis is carried out at room temperature for 18 hours. Separation of the products of the hydrolysis of the hybrid protein is carried out on a Jupiter C 4 column (250 × 10 mm, 300 Å, 10 μm; Phenomenex, USA) in a linear gradient of acetonitrile concentration (0- 40% in 60 minutes, 40-80% in 20 minutes) in 0.1% TFA at a flow rate of 2 ml / min. Detection is carried out by optical absorption of the eluate at 210 and 280 nm (Fig.3B). The result is a recombinant PT1 yield of 3 mg with 1 liter of bacterial culture. The identity of recombinant and natural peptides is proved by mass spectrometry, N-terminal sequencing, comparison of chromatographic mobilities, as well as biological properties.

Пример 5. Электрофизиологические исследования проводимости Р2Х3 рецепторов в культуре нейронов из ганглиев дорсальных корешков спинного мозга крысExample 5. Electrophysiological studies of the conductivity of P2X3 receptors in a culture of neurons from the ganglia of the dorsal roots of the spinal cord of rats

Нейроны для экспериментов выделяют из ганглиев дорсальных корешков спинного мозга (заднекорешковых ганглиев) 9-12 дневных крыс линии Wistar. Крысам быстро отрезают голову, затем вскрывают спинномозговой канал. По бокам спинномозгового канала в межреберном пространстве находятся ганглии, которые аккуратно вынимают с помощью пинцета и переносят в чашку Петри, наполненную внеклеточным раствором (130 мМ NaCl, 5 мМ KCl, 2 мМ CaCl2, 2 мМ MgCl, 20 мМ HEPES, рН 7,4) комнатной температуры. После получения достаточного количества ганглиев их переносят в заранее подготовленный раствор ферментов (1 мг трипсина и 2 мг коллагеназы в 2 мл внеклеточного раствора), нагретый до 35°С. Ганглии в ферментном растворе инкубируют в течение 10 мин. Затем ганглии тщательно промывают чистым (без ферментов) внеклеточным раствором в другой чашке Петри. Из промытых ганглиев выделяют одиночные клетки с помощью тонких игл. Чашка с одиночными клетками переносится в электрофизиологическую установку. Эксперименты начинают после того, как все клетки осядут на дно чашки через ~30 мин после выделения.For the experiments, neurons are isolated from the ganglia of the dorsal roots of the spinal cord (posterior root ganglia) of 9-12 day old Wistar rats. The rats are quickly cut off their head, then the spinal canal is opened. Ganglia are located on the sides of the spinal canal in the intercostal space, which are carefully removed with tweezers and transferred to a Petri dish filled with extracellular solution (130 mM NaCl, 5 mM KCl, 2 mM CaCl 2 , 2 mM MgCl, 20 mM HEPES, pH 7, 4) room temperature. After receiving a sufficient number of ganglia, they are transferred to a pre-prepared enzyme solution (1 mg of trypsin and 2 mg of collagenase in 2 ml of extracellular solution), heated to 35 ° C. Ganglia in the enzyme solution are incubated for 10 minutes. Then the ganglia are thoroughly washed with a clean (without enzymes) extracellular solution in another Petri dish. Single cells are isolated from the washed ganglia using thin needles. A single-cell cup is transferred to an electrophysiological setup. The experiments begin after all the cells settle to the bottom of the plate ~ 30 min after isolation.

Электрофизиологическое тестирование проводится с использованием классического метода "patch clamp" в конфигурации отведения напряжения от целой клетки ("whole cell") с применением подхода быстрого приложения вещества (агониста), которое связывается с Р2Х3 рецепторами и вызывает открытие ионного канала. Электрофизиологическая установка состоит из трех частей: микроскопа, системы приложения веществ на клетку («прыгающий столик»; Pharma Robot, Украина) и системы регистрации токов, протекающих через каналы в плазматической мембране клетки. Прыгающий столик является важнейшим элементом системы приложения веществ на клетку. Выделенные нейроны в чашке Петри располагают под микроскопом с фазовым контрастом на установке. Для эксперимента выбирают клетки диаметром 8-12 мкм. К выбранной клетке подводят стеклянную пипетку-электрод, заполненный внутриклеточным раствором (120 мМ CsF, 10 мМ Трис-HCl, рН 7,2), в результате формируется плотный контакт между пипеткой и клеточной мембраной с сопротивлением порядка ГОм. Затем клетку на пипетке поднимают со дна чашки и помещают в аппликационную трубку. Растворы, используемые в эксперименте, находятся в камерах прыгающего столика. В опыте используются четыре типа растворов: раствор №1 - базовый внеклеточный раствор, в котором хранятся полученные клетки, раствор №2 - базовый раствор с добавлением агониста в необходимой концентрации, раствор №3 - базовый раствор с РТ1 в необходимой концентрации, раствор №4 - базовый раствор с агонистом и РТ1 в необходимых концентрациях. Аппликационную трубку, в которой находится пипетка с исследуемой клеткой, опускают в камеру с раствором агониста. Камеру выбирают, поворачивая столик. После опускания аппликационной трубки в камеру открывается клапан, и под действием гидростатического давления в аппликационную трубку всасывается раствор из камеры прыгающего столика. Во время всасывания раствора в аппликационную трубку (приложения раствора) регистрируют ионный ток, проходящий через мембрану клетки. Сразу после этого (менее чем за 2 сек) аппликационная трубка перемещается в камеру с базовым внеклеточным раствором. Раствор из камеры затягивается в аппликационную трубку и омывает клетку. Таким образом осуществляется «отмывка» клетки от агониста. Процедуру отмывки проводят не менее 15 раз на протяжении 3 мин. Через 3 мин после приложения агониста процедуру повторяют по той же схеме. Три последовательных приложения агониста, которые приводят к регистрации трех идентичных ионных токов, считают статистически достоверным контролем. После получения контрольных токов к клетке прикладывают исследуемое вещество (РТ1) в разных концентрациях. Далее повторяют процедуру прикладывания агониста вместе с РТ1, при которых также регистрируются токи. После прикладывания агониста вместе с РТ1 отмывку клетки от агониста также проводят на фоне РТ1. Последовательное приложение агониста с РТ1 прекращают, когда амплитуда Р2Х3-опосредованого тока остается неизменной. Отношение амплитуды контрольного тока к установившейся амплитуде тока на фоне определенной концентрации РТ1 является показателем эффективности действия данной концентрации РТ1 и наносится в виде точки на график зависимости доза-эффект.Electrophysiological testing is carried out using the classical method of "patch clamp" in the configuration of voltage removal from the whole cell ("whole cell") using the approach of rapid application of a substance (agonist), which binds to P2X3 receptors and causes the opening of the ion channel. The electrophysiological installation consists of three parts: a microscope, a system for applying substances to the cell (“jumping table”; Pharma Robot, Ukraine) and a system for recording currents flowing through channels in the plasma membrane of the cell. A bouncing table is an essential element of the system of application of substances to the cell. Isolated neurons in a Petri dish are placed under a microscope with phase contrast on the setup. For the experiment, cells with a diameter of 8-12 μm are selected. A glass electrode-pipette filled with an intracellular solution (120 mM CsF, 10 mM Tris-HCl, pH 7.2) is fed to the selected cell; as a result, a tight contact is formed between the pipette and the cell membrane with a resistance of the order of GΩ. Then the cell on the pipette is lifted from the bottom of the cup and placed in the application tube. The solutions used in the experiment are in the chambers of the bouncing table. Four types of solutions are used in the experiment: solution No. 1 - the base extracellular solution in which the obtained cells are stored, solution No. 2 - the basic solution with the addition of an agonist in the required concentration, solution No. 3 - the basic solution with PT1 in the required concentration, solution No. 4 - stock solution with agonist and PT1 in the required concentrations. The application tube, in which the pipette with the test cell is located, is lowered into the chamber with the agonist solution. The camera is selected by turning the table. After lowering the application tube into the chamber, the valve opens, and under the influence of hydrostatic pressure, the solution is sucked into the application tube from the chamber of the bouncing table. During the absorption of the solution into the application tube (application of the solution), the ion current passing through the cell membrane is recorded. Immediately after this (in less than 2 seconds), the application tube moves into the chamber with the base extracellular solution. The solution from the chamber is drawn into the application tube and washes the cell. Thus, the “washing” of the cell from the agonist is carried out. The washing procedure is carried out at least 15 times over 3 minutes. 3 minutes after the application of the agonist, the procedure is repeated according to the same scheme. Three consecutive agonist applications that result in the registration of three identical ionic currents are considered statistically significant controls. After obtaining control currents, the test substance (PT1) is applied to the cell in different concentrations. Next, the agonist application procedure is repeated along with PT1, at which currents are also recorded. After applying the agonist, along with PT1, the washing of the cells from the agonist is also carried out against the background of PT1. The sequential application of an agonist with PT1 is stopped when the amplitude of the P2X3-mediated current remains unchanged. The ratio of the amplitude of the control current to the steady-state amplitude of the current against the background of a certain concentration of PT1 is an indicator of the effectiveness of the given concentration of PT1 and is plotted as a point on the dose-response graph.

Добавление агониста во внеклеточный раствор, который омывает нейрон (приложение агониста), вызывает электрохимический ответ - открытие в плазматической мембране нейрона каналов, через которые протекает ионный ток. Ток регистрируется при комнатной температуре с помощью усилителя модели 2400 (А-М Systems, США). Электроды для электрофизиологических исследований изготовляют из боросиликатного стекла на специальной установке Р-97 Flamming/Brown (Sutter Instrument, США), их сопротивление составляет 3-5 МОм. Токи регистрируют при поддерживаемом потенциале -60 мВ, который близок к естественной величине потенциала покоя нервных клеток. В качестве агонистов, которые вызывают Р2Х-опосредованые токи, используют аденозинтрифосфат (АТФ) и цитидинтрифосфат (ЦТФ). Ток с быстрой фазой нарастания (до 12 мсек) и быстрой фазой спада (до 500 мсек) соответствует току, опосредованному Р2Х3 рецепторами. Р2Х3 рецептор имеет три основных конформационных состояния: закрытое, открытое, нечувствительное (десенситизированное). В отсутствие агониста во внеклеточном растворе рецептор находится в закрытом состоянии. Приложение агониста вызывает переход рецептора из закрытого состояния в открытое (активация). Далее рецептор переходит из открытого состояния в нечувствительное к агонисту состояние (десенситизация). Удаление агониста из внеклеточного раствора приводит к переходу комплекса из нечувствительного состояния в закрытое состояние (выход из десенситизации). Время активации комплекса при использовании обоих агонистов составляет от 2 до 4 мсек. Время десенситизации комплекса при использовании обоих агонистов составляет 20-100 мсек. Время выхода комплекса из десенситизации сильно зависит от агониста и составляет ~30 мин для АТФ и ~2 мин для ЦТФ. Действие РТ1 на каждое из состояний анализируют, подбирая соответствующий протокол. При использовании ЦТФ в качестве агониста действуют согласно протоколу, в котором ЦТФ прикладывают раз в три минуты в насыщающей концентрации (100 мкМ).Adding an agonist to an extracellular solution that washes a neuron (application of an agonist) causes an electrochemical response - the opening in the plasma membrane of a neuron of channels through which an ion current flows. Current is recorded at room temperature using a Model 2400 amplifier (AM Systems, USA). Electrodes for electrophysiological studies are made of borosilicate glass on a special P-97 Flamming / Brown installation (Sutter Instrument, USA); their resistance is 3-5 MΩ. Currents are recorded at a supported potential of -60 mV, which is close to the natural value of the resting potential of nerve cells. As agonists that cause P2X-mediated currents, adenosine triphosphate (ATP) and cytidine triphosphate (CTF) are used. A current with a fast rise phase (up to 12 ms) and a fast decline phase (up to 500 ms) corresponds to a current mediated by P2X3 receptors. The P2X3 receptor has three main conformational states: closed, open, insensitive (desensitized). In the absence of an agonist in the extracellular solution, the receptor is in a closed state. The application of an agonist causes the transition of the receptor from a closed state to an open state (activation). Further, the receptor passes from an open state to a state insensitive to an agonist (desensitization). Removal of the agonist from the extracellular solution leads to the transition of the complex from an insensitive state to a closed state (exit from desensitization). The activation time of the complex when using both agonists is from 2 to 4 ms. The time of complex desensitization using both agonists is 20-100 ms. The exit time of the complex from desensitization strongly depends on the agonist and is ~ 30 min for ATP and ~ 2 min for CTF. The effect of PT1 on each of the states is analyzed by selecting the appropriate protocol. When using CTF as an agonist, they act according to the protocol in which CTF is applied once every three minutes in a saturating concentration (100 μM).

Эффект РТ1 зависит от состояния, в котором находится рецептор. Связывание РТ1 с рецептором в закрытом состоянии выражается в увеличении амплитуды тока по сравнению с контрольной (фиг.4А). Связывание РТ1 с комплексом в нечувствительном состоянии приводит к значительному уменьшению амплитуды тока (фиг.4Б). Оба эффекта полностью обратимы. Уменьшение амплитуды тока исчезает с увеличением периода между приложениями агониста (фиг.5). Это свидетельствует о том, что РТ1 замедляет выход рецептора из десенситизации. Экспериментальные данные анализируют по уравнению Хилла. Концентрация РТ1, при которой наблюдается уменьшение амплитуды тока в два раза по сравнению с контрольным значением, (IC50) составляет 12±2 нМ, коэффициент Хилла (nH) для зависимости величины эффекта РТ1 от концентрации составляет 1,1±0,2 (фиг.6).The effect of PT1 depends on the state in which the receptor is located. The binding of PT1 to the receptor in the closed state is expressed in an increase in the amplitude of the current compared to the control (figa). The binding of PT1 to the complex in an insensitive state leads to a significant decrease in the current amplitude (Fig. 4B). Both effects are completely reversible. The decrease in current amplitude disappears with an increase in the period between agonist applications (Fig. 5). This suggests that PT1 slows the release of the receptor from desensitization. The experimental data are analyzed by the Hill equation. The concentration of PT1, at which the current amplitude is halved compared to the control value, (IC 50 ) is 12 ± 2 nM, the Hill coefficient (n H ) for the dependence of the magnitude of the PT1 effect on the concentration is 1.1 ± 0.2 ( 6).

Пример 6. Влияние РТ1 на проводимость Р2Х3 рецепторов человека в условиях экспрессии их генов в клетках НЕК 293Example 6. The effect of PT1 on the conductivity of P2X3 human receptors in the conditions of expression of their genes in HEK 293 cells

Ген Р2Х3 человека (исходная плазмида pReceiver-BO2a-P2X3, GeneCopoeia, США) клонируют в вектор pIRES2-EGFP (Clonteth, США) по сайтам рестрикции ЕсоRI и ApaI. Рестрикцию плазмид pReceiver-BO2a-P2X3 и pIRES2-EGFP проводят в буфере MultiCore. Для расщепления 1 мкг ДНК используют по 2 ед. рестриктаз EcoRI и ApaI (Promega, США). Стандартная реакционная смесь (20 мкл) содержит 2 мкл 10-кратного буфера для рестрикции и по 1 мкл стокового раствора каждого фермента. Реакцию проводят в течение 1 ч при 37°С. В качестве контроля проводят рестрикцию плазмид каждым из ферментов по отдельности.The human P2X3 gene (the original plasmid pReceiver-BO2a-P2X3, GeneCopoeia, USA) is cloned into the pIRES2-EGFP vector (Clonteth, USA) at the restriction sites EcoRI and ApaI. The restriction of plasmids pReceiver-BO2a-P2X3 and pIRES2-EGFP is carried out in MultiCore buffer. For splitting 1 μg of DNA, 2 units are used. restriction enzymes EcoRI and ApaI (Promega, USA). The standard reaction mixture (20 μl) contains 2 μl of a 10-fold restriction buffer and 1 μl of stock solution of each enzyme. The reaction is carried out for 1 h at 37 ° C. As a control, restriction of plasmids with each of the enzymes separately is carried out.

После обработки рестриктазами ген Р2Х3 и вектор pIRES2-EGFP очищают и лигируют друг с другом. Реакционная смесь (15 мкл) содержит: 1,5 мкл 10-кратного буфера для лигирования, 10 мМ АТФ, 10 нг расщепленной по сайтам EcoRI и ApaI плазмиды, 10 нг расщепленного по тем же сайтам рестрикции фрагмента ДНК, кодирующего Р2Х3, и 1 ед. ДНК-лигазы фага Т4. Лигазную смесь инкубируют в течение 18 ч при температуре 16°С на водяной бане. Отбор клонов и выделение целевой плазмиды проводят аналогично процедуре, описанной в примере 4, используя в качестве селективного антибиотика канамицин (30 мкг/мл). Правильность лигирования проверяют секвенированием по методу Сэнгера на приборе Model 373 DNA Sequencer аналогично процедуре, описанной в примере 4, с использованием праймеров CF1 (5'-AGGCGTGTACGGTGGGA-3'), P2X3-F2 (5'-CTGGCCGCTGCGTGAACTAC-3'), P2X3-F3 (5′-CGTTTCTGAGAAAAGCAGCG-3′).After restriction enzyme digestion, the P2X3 gene and pIRES2-EGFP vector are purified and ligated with each other. The reaction mixture (15 μl) contains: 1.5 μl of a 10-fold ligation buffer, 10 mM ATP, 10 ng of a plasmid digested at EcoRI and ApaI sites, 10 ng of a DNA fragment encoding P2X3 cleaved at the same restriction sites, and 1 unit . Phage T4 DNA ligases. The ligase mixture is incubated for 18 hours at a temperature of 16 ° C in a water bath. The selection of clones and isolation of the target plasmid is carried out similarly to the procedure described in example 4, using kanamycin (30 μg / ml) as a selective antibiotic. The ligation is checked by Sanger sequencing on a Model 373 DNA Sequencer using the procedure described in Example 4 using primers CF1 (5'-AGGCGTGTACGGTGGGA-3 '), P2X3-F2 (5'-CTGGCCGCTGCGTGAACTX-3 F3 (5′-CGTTTCTGAGAAAAGCAGCG-3 ′).

Полученную плазмиду pIRES2-EGFP-hP2X3 используют для трансфекции клеток НЕК 293. Для этого клетки инкубируют в среде DMEM (GIBCO Invitrogen, США), содержащей 10% эмбриональной бычьей сыворотки при 37°С в атмосфере 5% CO2. За день до проведения трансфекции клетки переносят в 24-луночный планшет и инкубируют в течение 18 ч до достижения конфлюентности клеток около 60%. Трансфекцию проводят с использованием липофектамина (Invitrogene, США). Для этого подготавливают два раствора: первый - 0,5 мкг плазмиды растворяют в 25 мкл среды DMEM без сыворотки; второй - 2 мкл липофектамина растворяют в 25 мкл среды DMEM без сыворотки. Осторожно добавляют раствор липофектамина в раствор ДНК, перемешивают, инкубируют 30 мин при комнатной температуре, добавляют 150 мкл среды DMEM без сыворотки. Меняют среду в лунках с клетками на свежую DMEM без добавления сыворотки, вносят по каплям 200 мкл разбавленного комплекса ДНК-липофектамин, осторожно перемешивают, покачивая планшет, инкубируют в течение 2 ч при 37°С в атмосфере 5% CO2. Затем меняют среду на DMEM с добавлением сыворотки, клетки инкубируют при 37°С в атмосфере 5% СО2, в течение 1-2 дней, после чего используют для проведения электрофизиологических экспериментов. В результате получают, что наблюдаемые эффекты при действии РТ1 на рекомбинантные Р2Х3 рецепторы человека в клетках НЕК 293 сходны с эффектами РТ1 на Р2Х3 рецепторы нейронов заднекорешковых ганглиев крыс, однако выражены слабее (фиг.7).The obtained plasmid pIRES2-EGFP-hP2X3 was used to transfect HEK 293 cells. For this, cells were incubated in DMEM medium (GIBCO Invitrogen, USA) containing 10% fetal bovine serum at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO 2 . The day before transfection, the cells are transferred to a 24-well plate and incubated for 18 hours until about 60% of the cells are confluent. Transfection is carried out using lipofectamine (Invitrogene, USA). Two solutions are prepared for this: the first - 0.5 μg of the plasmid is dissolved in 25 μl of serum-free DMEM; the second - 2 μl of lipofectamine is dissolved in 25 μl of serum-free DMEM. Carefully add the lipofectamine solution to the DNA solution, mix, incubate for 30 min at room temperature, add 150 μl of serum-free DMEM. Change the medium in the cell wells to fresh DMEM without adding serum, add 200 μl of the diluted DNA-lipofectamine complex dropwise, mix gently, shaking the plate, incubate for 2 hours at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO 2 . Then the medium is changed to DMEM with the addition of serum, the cells are incubated at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO 2 for 1-2 days, after which they are used for conducting electrophysiological experiments. As a result, it is obtained that the observed effects upon exposure of PT1 to recombinant human P2X3 receptors in HEK 293 cells are similar to the effects of PT1 on P2X3 rat neuromuscular ganglia receptor neurons, but are less pronounced (Fig. 7).

Пример 7. Селективность действия РТ1Example 7. The selectivity of the PT1

В мембранах нейронов ганглиев дорсальных корешков спинного мозга кроме Р2Х3 рецепторов присутствуют также Р2Х2 и Р2Х2/3 рецепторы [Burgard E.C. et al. P2X receptor-mediated ionic currents in dorsal root ganglion neurons // J. Neurophysiol., 1999, V. 82, P. 1590-1598]. Для проверки влияния РТ1 на Р2Х2 и Р2Х2/3 рецепторы используют протокол, описанный в примере 5, со следующими отличиями. Так как время выхода из десенситизации Р2Х3 рецепторов очень велико по сравнению с Р2Х2 и Р2Х2/3 рецепторов, агонист прикладывают с периодом в 1 мин. В таком случае все наблюдаемые (кроме первого) ответы опосредованы только Р2Х2 и Р2Х2/3 рецепторами. Все известные в настоящее время агонисты любого из указанных рецепторов не являются селективными только к одному типу, однако чувствительность разных типов рецепторов к различным агонистам значительно отличается. В то время как чувствительность Р2Х2/3 рецептора к АТФ и к α,β-метилен-АТФ приблизительно одинакова (Kd ~30 мкМ), минимальная концентрация α,β-метилен-АТФ, необходимая для активации Р2Х2 рецепторов, составляет не менее 100 мкМ. Мембраны клеток могут содержать Р2Х2 и Р2Х2/3 рецепторы в разных соотношениях. Эквивалентность ионных токов, наблюдаемых в ответ на поочередное приложение АТФ и α,β-метилен-АТФ, свидетельствует о значительном преобладании Р2Х2/3 рецепторов в мембране клетки. Прикладывая РТ1 к такой клетке, изучают действие РТ1 на Р2Х2/3 рецепторы. В клетках, которые генерируют ионные токи разной амплитуды, большей в ответ на приложение АТФ и очень малой в ответ на приложение α,β-метилен-АТФ, мембрана содержит в основном Р2Х2 рецепторы. На таких клетках изучают влияние РТ1 на Р2Х2 рецепторы. В результате получают, что РТ1 не влияет на ионные токи, опосредованные Р2Х2/3 и Р2Х2 рецепторами.In the membranes of neurons of the ganglia of the dorsal roots of the spinal cord, in addition to the P2X3 receptors, there are also P2X2 and P2X2 / 3 receptors [Burgard E.C. et al. P2X receptor-mediated ionic currents in dorsal root ganglion neurons // J. Neurophysiol., 1999, V. 82, P. 1590-1598]. To test the effect of PT1 on P2X2 and P2X2 / 3 receptors, use the protocol described in Example 5 with the following differences. Since the exit time from desensitization of P2X3 receptors is very long compared with P2X2 and P2X2 / 3 receptors, an agonist is applied with a period of 1 min. In this case, all the observed (except the first) responses are mediated only by P2X2 and P2X2 / 3 receptors. All currently known agonists of any of these receptors are not selective for only one type, however, the sensitivity of different types of receptors to different agonists is significantly different. While the sensitivity of the P2X2 / 3 receptor to ATP and α, β-methylene-ATP is approximately the same (Kd ~ 30 μM), the minimum concentration of α, β-methylene-ATP required to activate P2X2 receptors is at least 100 μM . Cell membranes may contain P2X2 and P2X2 / 3 receptors in different ratios. The equivalence of ion currents observed in response to the alternate application of ATP and α, β-methylene-ATP, indicates a significant predominance of P2X2 / 3 receptors in the cell membrane. Applying PT1 to such a cell, the effect of PT1 on P2X2 / 3 receptors is studied. In cells that generate ion currents of different amplitudes, larger in response to the application of ATP and very small in response to the application of α, β-methylene-ATP, the membrane contains mainly P2X2 receptors. The effect of PT1 on P2X2 receptors is studied on such cells. The result is that PT1 does not affect the ion currents mediated by P2X2 / 3 and P2X2 receptors.

Кроме P2X рецепторов мембраны нейронов заднекорешковых ганглиев содержат также, например, TRPV1 рецепторы. Показано, что TRPV1 рецепторы принимают участие в болевой чувствительности [Caterina M.J. et al. The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway // Nature, 1997, Vol.389, P. 816-824]. Влияние РТ1 на TRPV1 рецепторы изучают с помощью протокола, описанного выше, в котором в качестве агониста используют капсаицин в концентрации 500 нМ; внутриклеточный раствор содержит: 130 мМ KCl, 10 мМ HEPES, 20 мМ ВАРТА, 4 мМ АТФ, рН 7,2; внеклеточный раствор содержит: 130 мМ NaCl, 5 мМ КСl, 2 мМ ВаCl2, 2 мМ MgCl2 20 мМ HEPES, рН 7,4. В результате получают, что РТ1 не влияет на ионные токи, опосредованные активацией TRPV1 рецепторов.In addition to P2X receptors, the membranes of the neuromuscular ganglia neurons also contain, for example, TRPV1 receptors. TRPV1 receptors have been shown to be involved in pain sensitivity [Caterina MJ et al. The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway // Nature, 1997, Vol. 389, P. 816-824]. The effect of PT1 on TRPV1 receptors is studied using the protocol described above, in which capsaicin at a concentration of 500 nM is used as an agonist; intracellular solution contains: 130 mM KCl, 10 mM HEPES, 20 mM BAPTA, 4 mM ATP, pH 7.2; extracellular solution contains: 130 mm NaCl, 5 mm KCl, 2 mm BaCl 2 , 2 mm MgCl 2 20 mm HEPES, pH 7.4. The result is that PT1 does not affect ion currents mediated by activation of TRPV1 receptors.

Передача сигналов в нервной системе происходит при участии потенциал-зависимых ионных каналов различной селективности. Для изучения влияния РТ1 на потенциал-зависимые ионные каналы используют следующий протокол. Для натриевых и калиевых каналов для получения ионных токов с амплитудой, близкой к максимальной, изменяют поддерживаемый потенциал на мембране от -60 мВ до +20 мВ, для кальциевых - от -90 мВ до 0 мВ. Измеряют вызванный ионный ток в базовом растворе, а затем в базовом растворе с добавлением РТ1 исследуемой концентрации, сравнивают регистрированные токи. В результате получают, что РТ1 не влияет на ионные токи, опосредованные потенциал-зависимыми ионными каналами нейронов заднекорешковых ганглиев.Signal transmission in the nervous system occurs with the participation of voltage-dependent ion channels of various selectivities. The following protocol is used to study the effect of PT1 on voltage-gated ion channels. For sodium and potassium channels, to obtain ion currents with an amplitude close to maximum, the supported potential on the membrane is changed from -60 mV to +20 mV, for calcium - from -90 mV to 0 mV. The induced ionic current is measured in the base solution, and then in the base solution with the addition of PT1 of the studied concentration, the recorded currents are compared. The result is that PT1 does not affect ion currents mediated by the voltage-dependent ion channels of the posterior radicular ganglia neurons.

Claims (1)

Пептид РТ1, модулирующий активность пуринергических рецепторов Р2Х3, имеющий следующую аминокислотную последовательность: Gly1-Tyr2-Cys3-Ala4-Glu5-Lys6-Gly7-Ile8-Arg9-Cys10-Asp11-Asp12-Ile13-His14-Cys15-Cys16-Thr17-Gly18-Leu19-Lys20-Cys21-Lys22-Cys23-Asn24-Ala25-Ser26-Gly27-Tyr28-Asn29-Cys30-Val31-Cys32-Arg33-Lys34-Lys35. Peptide PT1 modulating the activity of P2X3 purinergic receptors having the following amino acid sequence: Gly 1 -Tyr 2 -Cys 3 -Ala 4 -Glu 5 -Lys 6 -Gly 7 -Ile 8 -Arg 9 -Cys 10 -Asp 11 -Asp 12 - Ile 13 -His 14 -Cys 15 -Cys 16 -Thr 17 -Gly 18 -Leu 19 -Lys 20 -Cys 21 -Lys 22 -Cys 23 -Asn 24 -Ala 25 -Ser 26 -Gly 27 -Tyr 28 -Asn 29 -Cys 30 -Val 31 -Cys 32 -Arg 33 -Lys 34 -Lys 35 .
RU2010122215/10A 2010-06-01 2010-06-01 Peptide purinoceptor modulator RU2422459C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010122215/10A RU2422459C1 (en) 2010-06-01 2010-06-01 Peptide purinoceptor modulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010122215/10A RU2422459C1 (en) 2010-06-01 2010-06-01 Peptide purinoceptor modulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2422459C1 true RU2422459C1 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010122215/10A RU2422459C1 (en) 2010-06-01 2010-06-01 Peptide purinoceptor modulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422459C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2571942C2 (en) * 2013-11-14 2015-12-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) Method for obtaining recombinant analgesic peptide
RU2650780C1 (en) * 2016-12-06 2018-04-17 Общество с ограниченной ответственностью "Анальгетики будущего" Peptide modulator of purinergic receptors
RU2714114C1 (en) * 2019-08-30 2020-02-11 Общество с ограниченной ответственностью «Анальгетики будущего» Method of producing a peptide which modulates purinergic receptor activity

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BROTHERTON-PLEISS C.E. ET AL., Discovery and optimization of RO-85, a novel drug-like, potent, and selective P2X3 receptor antagonist, Bioorg Med Chem Lett., 2010 Feb, v.20, no.3, p.1031-6. *
VIRGINIO С. ET AL., Trinitrophenyl-substituted nucleotides are potent antagonists selective for P2X1, P2X3, and heteromeric P2X2/3 receptors, Mol Pharmacol., 1998, v.53, no.6, p.969-73. FORD K.K. ET AL., The P2X3 antagonist P1, P5-di[inosine-5′] pentaphosphate binds to the desensitized state of the receptor in rat dorsal root ganglion neurons, J Pharmacol Exp Ther., 2005, v.315, no.1, p.405-13. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2571942C2 (en) * 2013-11-14 2015-12-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) Method for obtaining recombinant analgesic peptide
RU2650780C1 (en) * 2016-12-06 2018-04-17 Общество с ограниченной ответственностью "Анальгетики будущего" Peptide modulator of purinergic receptors
WO2018106142A1 (en) 2016-12-06 2018-06-14 Общество с ограниченной ответственностью "Анальгетики будущего" Peptide modulator of purinoceptors
CN110062763A (en) * 2016-12-06 2019-07-26 未来镇痛药有限公司 The peptide modulators of purinergic receptor
EA037272B1 (en) * 2016-12-06 2021-03-02 Общество с ограниченной ответственностью "Анальгетики будущего" Peptide modulator of purinergic receptors
US10981958B2 (en) 2016-12-06 2021-04-20 “Future Analgesics” Limited Peptide modulator of purinergic receptors
CN110062763B (en) * 2016-12-06 2022-11-15 未来镇痛药有限公司 Peptide modulators of purinergic receptors
RU2714114C1 (en) * 2019-08-30 2020-02-11 Общество с ограниченной ответственностью «Анальгетики будущего» Method of producing a peptide which modulates purinergic receptor activity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Diochot et al. A new sea anemone peptide, APETx2, inhibits ASIC3, a major acid‐sensitive channel in sensory neurons
Shim et al. Nuclear export of NF90 is required for interleukin-2 mRNA stabilization
Bulaj et al. Novel conotoxins from Conus striatus and Conus kinoshitai selectively block TTX-resistant sodium channels
Lamparter et al. The biliverdin chromophore binds covalently to a conserved cysteine residue in the N-terminus of Agrobacterium phytochrome Agp1
Vetter et al. Isolation, characterization and total regioselective synthesis of the novel μO-conotoxin MfVIA from Conus magnificus that targets voltage-gated sodium channels
Antoine-Bertrand et al. The activation of ezrin–radixin–moesin proteins is regulated by netrin-1 through Src kinase and RhoA/Rho kinase activities and mediates netrin-1–induced axon outgrowth
Buczek et al. Characterization of D‐amino‐acid‐containing excitatory conotoxins and redefinition of the I‐conotoxin superfamily
Corzo et al. Novel peptides from assassin bugs (Hemiptera: Reduviidae): isolation, chemical and biological characterization
RU2422459C1 (en) Peptide purinoceptor modulator
Trincavelli et al. A new D2 dopamine receptor agonist allosterically modulates A2A adenosine receptor signalling by interacting with the A2A/D2 receptor heteromer
RU2650780C1 (en) Peptide modulator of purinergic receptors
Boros et al. Site‐specific transamidation and deamidation of the small heat‐shock protein Hsp20 by tissue transglutaminase
WO2003088910A3 (en) Methods of assaying for cell cycle modulators
RU2521657C1 (en) Analgesic peptide from sea anemone urticina grebelnyi
Tang Optogenetic methods to regulate water transport and purify proteins
US20210363176A1 (en) Means and methods for production of serine adp-ribosylated forms of proteins and peptides
RU2368621C1 (en) Actinia polypeptide having analgetic action
Tibery et al. Purification and characterization of peptides Ap2, Ap3 and Ap5 (ω-toxins) from the venom of the Brazilian tarantula Acanthoscurria paulensis
RU2571942C2 (en) Method for obtaining recombinant analgesic peptide
Farley et al. SARS-CoV-2 S1 spike protein peptides inhibit alpha 7 nAChRs and are counteracted by a PAM at alpha 7
Fabret et al. A novel mutant of the Sup35 protein of Saccharomyces cerevisiae defective in translation termination and in GTPase activity still supports cell viability
Esmenjaud-Mailhat et al. Phosphorylation of CDC25C at S263 controls its intracellular localisation
EP1725578B1 (en) A novel potassium channel modulator peptide
Ong et al. Spatiotemporal control of subcellular O-GlcNAc signaling using Opto-OGT
Coan et al. Personal contributions: I conducted all experiments except the methylation experiments on RPL12 peptides and the mouse experiments, and wrote the paper.

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170602

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20180813