Abstract

Voltage-gated sodium channels (NaV) have a modular architecture and contain five membrane domains. The central pore domain is responsible for ion conduction and contains a selectivity filter, while the four peripheral voltage-sensing domains (VSD-I/IV) are responsible for activation and rapid inactivation of the channel. “Gating modifier” toxins from arthropod venoms interact with VSDs, influencing the activation and/or inactivation of the channel, and may serve as prototypes of new drugs for the treatment of various channelopathies and pain syndromes. The toxin-binding sites located on VSD-I, II and IV of mammalian NaV channels have been previously described. In this work, using the example of the Hm-3 toxin from the crab spider Heriaeus melloteei, we showed the presence of a toxin-binding site on VSD-III of the human skeletal muscle NaV1.4 channel. A developed cell-free protein synthesis system provided milligram quantities of isolated (separated from the channel) VSD-III and its 15N-labeled analogue. The interactions between VSD-III and Hm-3 were studied by NMR spectroscopy in the membrane-like environment of DPC/LDAO (1 : 1) micelles. Hm-3 has a relatively high affinity to VSD-III (dissociation constant of the complex Kd ~6 μM), comparable to the affinity to VSD‑I and exceeding the affinity to VSD-II. Within the complex, the positively charged Lys25 and Lys28 residues of the toxin probably interact with the S1–S2 extracellular loop of VSD-III. The Hm-3 molecule also contacts the lipid bilayer surrounding the channel.

Highlights

  • NaV являются мишенями для множества нейротоксинов из разных организмов

  • Поиск места связывания нейротоксинов в каналах эукариот методом сайт-направленного мутагенеза затруднен

  • Предложенный метод исследования фармакологических свойств изолированных ПЧД каналов NaV с использованием спектроскопии ЯМР имеет преимущество перед методами, основанными на исследовании химерных каналов, так как позволяет, во-первых, картировать остатки токсинов, важные для взаимодействия с доменами, а во-вторых, изучать токсин­связывающие сайты, которые располагаются не только в петле S3–S4, но и на участке S1–S2

Read more

Summary

Introduction

NaV являются мишенями для множества нейротоксинов из разных организмов. В ПЧД и поре канала идентифицировано как минимум восемь рецепторных сайтов связывания токсинов [4]. Что основным сайтом связывания токсина Hm-3 из яда паука Heriaeus melloteei в канале NaV1.4 человека является внеклеточная петля S3–S4 ПЧД-I [9]. В представленной работе на примере токсина Hm-3 нами впервые показано наличие токсинсвязывающего сайта в ПЧД-III канала NaV1.4 человека.

Results
Conclusion
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call