Нейромолекулы: ботулотоксин или яд, который дарит красоту

Итак, представляем 1-ый материал из совместного проекта с Институтом биоорганической химии РАН имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А.Овчинникова. Цикл «Нейромолекулы» будет посвящён самым различным субстанциям, играющим роль в работе нашего мозга и нервной системы, либо лечащим их, либо убивающим их. И начнём мы с самого сильного яда на земле, ботулинистического токсина.

Ботулотоксин – это, наверняка, самый узнаваемый нейротоксин, другими словами яд, поражающий нервную систему. Под торговой маркойBotoxон применяется в борьбе с мимическими морщинами. Но почему яд, который должен убивать, поможет девицам (а часто бабушкам и дедушкам) поддерживать свою красоту?

Ботулотоксин представляет собой достаточно большой белок молекулярной массой примерно 150 кДа (килодальтон, тыща атомных единиц массы, один атом водорода "весит" один дальтон) и состоит из 2-ух полипептидных цепей: тяжёлой (100 кДа, примерно 800 аминокислотных остатков) и лёгкой (50 кДа, примерно 420 аминокислотных остатков). Для сопоставления: одна молекула гемоглобина имеет массу примерно 16 кДа, а молекула такового известного по детективным романам яда, как цианистый калий, «весит» всего примерно 65 атомных единиц массы (т. е. в 2307 раз меньше!).

В природе этот токсин создают анаэробные (не нуждающиеся в кислороде) почвенные бактерии Clostridium botulinum. Эти бактерии живут в разных средах, в том числе и в желудочно-кишечном тракте, также на слизистых оболочках человека. Как правило бактерии умиротворенно соседствуют с нами, но время от времени они становится ясно возбудителями тяжёлых болезней, к примеру, ботулизма, откуда и происходит заглавие вещества (кстати, botulus на латыни значит колбасу). Так как эти мельчайшие организмы могут жить только без кислорода, они просто возникают в плохо стерилизованных либо пропавших консервах, вяленом и копчёном мясе (помните этимологию?), маринованных продуктах.

Ботулинический токсин – не просто яд, это более ядовитое вещество из всех узнаваемых на сегодня. Его LD50 (полулетальная доза) при внутривенном внедрении составляет всего 1,3-2,1 нанограмм на 1 кг массы тела (тот же цианистый калий приблизительно в миллион раз наименее ядовит). Таким макаром, для отравления взрослого человека массой 60 кг нужно только 126 миллиардных толикой грамма токсина. На теоретическом уровне, нескольких кг этого белка хватит, чтоб уничтожить всех людей, живущих на Земле. Впечатляет и устрашает, не правда ли? Кстати, он к тому же одно из самых дорогих веществ на Земле. Средняя рыночная стоимость этого белка — практически полтора млрд баксов за гр.

При вдыхании ботулотоксин тоже проявляет токсичность, но на много более низкую, чем при внутривенном внедрении – 10-13 нг на кг массы тела. Но по правде говоря, сохранение активности при попадании через лёгкие либо пищеварительную систему очень нехарактерно для веществ белковой окружающей природы. Огромным белковым молекулам как правило трудно просочиться через барьерные ткани организма и не подвергнуться при всем этом разрушению разными протеолитическими ферментами.

Невзирая на несусветную токсичность, ботулотоксин снискал славу 1-го из самых коммерчески удачных лекарственных препаратов. Почти во всем таковой фуррор связан с его применением в промышленности красы и косметологии. Но, у продукта есть и другие области приложения: к примеру, в медицине это исцеление косоглазия, нистагмов, мышечных спазмов различного происхождения, нервных тиков и приобретенной боли. Настолько впечатляющий перечень состояний, которые можно вылечивать либо корректировать при помощи нейротоксина, стал легкодоступным благодаря его механизму деяния, тесновато связанному с базисными механизмами функционирования хим синапсов в нервной системе. Чтоб осознать эти механизмы работы ботулотоксина, нужно представлять для себя схему функционирования хим синапса.

При передаче сигнала от 1-го нейрона к другому происходит выброс вещества – нейромедиатора, который «упакован» в особенные мембранные пузырьки – везикулы. Для того, чтоб «вскрыть» везикулы и вызволить их содержимое, мембрана (оболочка) такового пузырька должна слиться с мембраной нейрона. Этот эффект очень желателен, если вы желаете расслабить непроизвольно сокращающиеся мускулы, к примеру, при нервных тиках. Мимические морщины тоже возникают из-за сокращения мелких мускул лица, потому введение ботулотоксина поможет на некое время их расправить.Денис Кудрявцев (научный сотрудник Лаборатории лиганд-рецепторных взаимодействий Института биоорганической химии РАН)Почетаемые читатели! Если Вы отыскали ошибку на нашем веб-сайте, просто выделите её и нажмите ctrl + enter. спасибо!

Слияние мембран везикул с мембраной нейрона – строго контролируемый процесс. В нём участвуют особые белки: синтаксин, SNAP-25 и синаптобревин (VAMP). Конкретно в этот процесс вторгается «команда» ботулотоксина. Тяжёлая цепь связывается с липидными (жировыми) молекулами мембраны и придает проникновение молекулы ботулотоксина в нейрон. Лёгкая цепь представляет собой протеолитический (расщепляющий) фермент, который попадает вовнутрь нейрона и разрушает один из белков (выбор белка находится в зависимости от типа ботулинического токсина).

Таким макаром, ботулотоксин – это типичная молекулярная машина, адаптированная для проникания вовнутрь нейронов и расщепления белков, участвующих в слиянии мембран и высвобождении нейромедиатора. Если ботулотоксин поражает моторные нейроны, управляющие сокращением мускул, происходит паралич иннервируемой ими мускулы – миорелаксация. На самом деле, это вариант экзоцитоза, процесса, отлично знакомого всем по школьной программке. Когда мембраны соединяются, содержимое везикулы оказывается снаружи. Высвободившийся нейромедиатор связывается с сенсорами на поверхности второго нейрона либо мышечного волокна и вызывает изменение проводимости его оболочки. Тогда, к примеру, наши мускулы начинают сокращаться.

© «Нейротехнологии.РФ » Полное либо частичное копирование материалов может быть только при наличии активной гиперссылки на материал в Вебе либо ссылки на главную страничку портала в печатном материале. Все права принадлежат редакции веб-сайта, нелегальное копирование материалов преследуется согласно действующему законодательству.

Метки: , , ,