Белок эпителия человека SLURP-2 как прототип ранозаживляющих препаратов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Ранозаживление – сложный процесс, основанный на регуляции пролиферации и миграции клеток эпителия. Хронически незаживающие раны характеризуются повышенной пролиферацией и отсутствием миграции клеток эпидермиса. Секретируемый белок человека SLURP-2 регулирует рост и дифференцировку эпителиальных клеток. Ранее было показано, что мишенью действия SLURP-2 являются различные типы никотиновых ацетилхолиновых рецепторов (nAChR), а также мускариновые ацетилхолиновые рецепторы, участвующие в регуляции гомеостаза эпителиальных клеток. В данной работе мы обнаружили, что показанное ранее ускорение миграции кератиноцитов под действием белка SLURP-2 обусловлено его взаимодействием с nAChR α7-типа. С помощью аланин-сканирующего мутагенеза мы показали, что мутация R20A молекулы SLURP-2 увеличивает ингибирующую активность SLURP-2 по отношению к α7-nAChR и приводит к еще большей стимуляции миграции кератиноцитов Het-1A и при этом, в отличие от SLURP-2, не стимулирует, а подавляет пролиферацию клеток Het-1A. В то же время другие мутации SLURP-2 приводят одновременно к ингибированию α7-nAChR, пролиферации и миграции кератиноцитов. Таким образом, была получена новая информация о локализации участков молекулы SLURP-2, замена которых может приводить к направленному изменению биологической активности SLURP-2. Дальнейшие исследования возможности регуляции активности SLURP-2 и создание на его основе препаратов направленного действия могут быть полезны для разработки новых лекарств, стимулирующих ранозаживление.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. Л. Бычков

ФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН

Email: ekaterina-lyukmanova@yandex.ru
Россия, 117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10

О. В. Шлепова

ФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: ekaterina-lyukmanova@yandex.ru
Россия, 117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10; 141701 Долгопрудный, Институтский пер., 9

М. А. Шулепко

Shenzhen MSU-BIT University

Email: ekaterina-lyukmanova@yandex.ru
Китай, International University Park Road 1, Dayun New Town, Longgang District, Shenzhen, Guangdong Province, 518172 PRC

Д. С. Кульбацкий

ФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН

Email: ekaterina-lyukmanova@yandex.ru
Россия, 117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10

Д. Бертран

HiQScreen Sàrl

Email: ekaterina-lyukmanova@yandex.ru
Швейцария, 6 rte de Compois, 1222, Vésenaz, Geneva

А. В. Кириченко

ФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: ekaterina-lyukmanova@yandex.ru
Россия, 117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10; 141701 Долгопрудный, Институтский пер., 9

З. О. Шенкарев

ФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН

Email: ekaterina-lyukmanova@yandex.ru
Россия, 117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10

М. П. Кирпичников

ФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: ekaterina-lyukmanova@yandex.ru

Междисциплинарная научно-образовательная школа “Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология”, биологический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Россия, 117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10; 119234 Москва, ул. Ленинские горы, 1/12

Е. Н. Люкманова

ФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Shenzhen MSU-BIT University; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: ekaterina-lyukmanova@yandex.ru

Междисциплинарная научно-образовательная школа “Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология”, биологический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Россия, 117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10; 141701 Долгопрудный, Институтский пер., 9; International University Park Road 1, Dayun New Town, Longgang District, Shenzhen, Guangdong Province, 518172 PRC; 119234 Москва, ул. Ленинские горы, 1/12

Список литературы

  1. Eming S.A., Martin P., Tomic-Canic M. // Sci. Transl. Med. 2014. V. 6. P. 265sr6. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.3009337
  2. Seeger M.A., Paller A.S. // Adv. Wound Care. 2015. V. 4. P. 213–224. https://doi.org/10.1089/wound.2014.0540
  3. Chernyavsky A.I. // J. Cell Sci. 2004. V. 117. P. 5665–5679. https://doi.org/10.1242/jcs.01492
  4. Nguyen V.T., Chernyavsky A.I., Arredondo J., Bercovich D., Orr-Urtreger A., Vetter D.E., Wess J., Beaudet A.L., Kitajima Y., Grando S.A. // Exp. Cell Res. 2004. V. 294. P. 534–549. https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2003.12.010
  5. Curtis B.J., Radek K.A. // J. Invest. Dermatol. 2012. V. 132. P. 28–42. https://doi.org/10.1038/jid.2011.264
  6. Kishibe M., Griffin T.M., Radek K.A. // Int. Immunopharm. 2015. V. 29. P. 63–70. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2015.05.047
  7. Radek K.A., Elias P.M., Taupenot L., Mahata S.K., O’Connor D.T., Gallo R.L. // Cell Host Microbe. 2010. V. 7. P. 277–289. https://doi.org/10.1016/j.chom.2010.03.009
  8. Stegemann A., Böhm M. // Exp. Dermatol. 2020. V. 29. P. 924–931. https://doi.org/10.1111/exd.14173
  9. Werner S., Grose R. // Physiol. Rev. 2003. V. 83. P. 835– 870. https://doi.org/10.1152/physrev.2003.83.3.835
  10. Li J.-Y., Jiang S.-K., Wang L.-L., Zhang M.-Z., Wang S., Jiang Z.-F., Liu Y.-L., Cheng H., Zhang M., Zhao R., Guan D.-W. // Inflammation. 2018. V. 41. P. 474–484. https://doi.org/10.1007/s10753-017-0703-5
  11. Vasilyeva N.A., Loktyushov E.V., Bychkov M.L., Shenkarev Z.O., Lyukmanova E.N. // Biochem. Mosc. 2017. V. 82. P. 1702–1715. https://doi.org/10.1007/s10753-017-0703-5
  12. Rømer J., Lund L.R., Eriksen J., Pyke C., Kristensen P., Danø K. // J. Invest. Dermatol. 1994. V. 102. P. 519–522. https://doi.org/10.1007/s10753-017-0703-5
  13. Arredondo J., Chernyavsky A.I., Grando S.A. // Biochem. Pharmacol. 2007. V. 74. P. 1315–1319. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2007.06.026
  14. Arredondo J., Chernyavsky A.I., Jolkovsky D.L., Webber R.J., Grando S.A. // J. Cell. Physiol. 2006. V. 208. P. 238–245. https://doi.org/10.1002/jcp.20661
  15. Arredondo J., Chernyavsky A.I., Webber R.J., Grando S.A. // J. Invest. Dermatol. 2005. V. 125. P. 1236– 1241. https://doi.org/10.1111/j.0022-202X.2005.23973.x
  16. Tsuji H., Okamoto K., Matsuzaka Y., Iizuka H., Tamiya G., Inoko H. // Genomics. 2003. V. 81. P. 26–33. https://doi.org/10.1016/S0888-7543(02)00025-3
  17. Perez C., Khachemoune A. // Am. J. Clin. Dermatol. 2016. V. 17. P. 63–70. https://doi.org/10.1007/s40257-015-0157-1
  18. Adeyo O., Allan B.B., Barnes R.H., Goulbourne C.N., Tatar A., Tu Y., Young L.C., Weinstein M.M., Tontonoz P., Fong L.G., Beigneux A.P., Young S.G. // J. Invest. Dermatol. 2014. V. 134. P. 1589–1598. https://doi.org/10.1038/jid.2014.19
  19. Allan C.M., Procaccia S., Tran D., Tu Y., Barnes R.H., Larsson M., Allan B.B., Young L.C., Hong C., Tontonoz P., Fong L.G., Young S.G., Beigneux A.P. // J. Invest. Dermatol. 2016. V. 136. P. 436–443. https://doi.org/10.1016/j.jid.2015.11.003
  20. Lyukmanova E.N., Shulepko M.A., Kudryavtsev D., Bychkov M.L., Kulbatskii D.S., Kasheverov I.E., Astapova M.V., Feofanov A.V., Thomsen M.S., Mikkelsen J.D., Shenkarev Z.O., Tsetlin V.I., Dolgikh D.A., Kirpichnikov M.P. // PLoS One. 2016. V. 11. P. e0149733. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0149733
  21. Shulepko M.A., Bychkov M.L., Shenkarev Z.O., Kulbatskii D.S., Makhonin A.M., Paramonov A.S., Chugunov A.O., Kirpichnikov M.P., Lyukmanova E.N. // J. Invest. Dermatol. 2021. V. 141. P. 2229–2237. https://doi.org/10.1016/j.jid.2021.01.035
  22. Chernyavsky A.I., Kalantari-Dehaghi M., Phillips C., Marchenko S., Grando S.A. // Wound Repair Regen. 2012. V. 20. P. 103–113. https://doi.org/10.1111/j.1524-475X.2011.00753.x
  23. Lyukmanova E.N., Shulepko M.A., Shenkarev Z.O, Bychkov M.L., Paramonov A.S., Chugunov A.O., Kulbatskii D.S., Arvaniti M., Dolejsi E., Schaer T., Arseniev A.S., Efremov R. G., Thomsen M., Dolezal V., Bertrand D., Dolgikh D.A., Kirpichnikov M.P. // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 30698. https://doi.org/10.1038/srep30698
  24. Chernyavsky A.I., Galitovskiy V., Shchepotin I.B., Grando S.A. // BioMed Res. Int. 2014. V. 2014. P. 609086. https://doi.org/10.1155/2014/609086
  25. Bychkov M.L., Shulepko M.A., Shlepova O.V., Kulbatskii D.S., Chulina I.A., Paramonov A.S., Baidakova L.K., Azev V.N., Koshelev S.G., Kirpichnikov M.P., Shenkarev Z.O., Lyukmanova E.N. // Front. Cell Dev. Biol. 2021. V. 9. P. 739391. https://doi.org/10.3389/fcell.2021.739391
  26. Shlepova O.V., Shulepko M.A., Shipunova V.O., Bychkov M.L., Kukushkin I.D., Chulina I.A., Azev V.N., Shramova E.I., Kazakov V.A., Ismailova A.M., Palikova Y.A., Palikov V.A., Kalabina E.A., Shaykhutdinova E.A., Slashcheva G.A., Tukhovskaya E.A., Dyachenko I.A., Murashev A.N., Deyev S.M., Kirpichnikov M.P., Shenkarev Z.O., Lyukmanova E.N. // Front. Cell Dev. Biol. 2023. V. 11. P. 1256716. https://doi.org/10.3389/fcell.2023.1256716
  27. Chernyavsky A.I., Arredondo J., Qian J., Galitovskiy V., Grando S.A. // J. Biol. Chem. 2009. V. 284. P. 22140–22148. https://doi.org/10.1074/jbc.M109.011395
  28. Chernyavsky A.I., Shchepotin I.B., Grando S.A. // Int. Immunopharm. 2015. V. 29. P. 36–44. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2015.05.033
  29. Lyukmanova E.N., Shulepko M.A., Bychkov M.L., Shenkarev Z.O., Paramonov A.S., Chugunov A.O., Arseniev A.S., Dolgikh D.A., Kirpichnikov M.P. // Acta Nat. 2014. V. 6. P. 60–66. https://doi.org/10.32607/20758251-2014-6-4-60-66
  30. Lyukmanova E., Bychkov M., Sharonov G., Efremenko A., Shulepko M., Kulbatskii D., Shenkarev Z., Feofanov A., Dolgikh D., Kirpichnikov M. // Br. J. Pharmacol. 2018. V. 175. P. 1973–1986. https://doi.org/10.1111/bph.14194
  31. Lesovoy D.M., Bocharov E.V., Lyukmanova E.N., Kosinsky Y.A., Shulepko M.A., Dolgikh D.A., Kirpichnikov M.P., Efremov R.G., Arseniev A.S. // Biophys. J. 2009. V. 97. P. 2089–2097. https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.07.037
  32. Shenkarev Z.O., Chesnokov Y.M., Zaigraev M.M., Chugunov A.O., Kulbatskii D.S., Kocharovskaya M.V., Paramonov A.S., Bychkov M.L., Shulepko M.A., Nolde D.E., Kamyshinsky R.A., Yablokov E.O., Ivanov A.S., Kirpichnikov M.P., Lyukmanova E.N. // Commun. Biol. 2022. V. 5. P. 1344. https://doi.org/10.1038/s42003-022-04308-6
  33. Lyukmanova E.N., Mironov P.A., Kulbatskii D.S., Shulepko M.A., Paramonov A.S., Chernaya E.M., Logashina Y.A., Andreev Y.A., Kirpichnikov M.P., Shenkarev Z.O. // Toxins. 2023. V. 15. P. 378. https://doi.org/10.3390/toxins15060378
  34. Hogg R.C., Bandelier F., Benoit A., Dosch R., Bertrand D. // J. Neurosci. Methods. 2008. V. 169. P. 65–75. https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2007.11.028

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Влияние рекомбинантного белка SLURP-2 и α-Bgtx на миграцию клеток Het-1A: (а) – влияние различных концентраций SLURP-2 на площадь миграции после 24-, 48- и 72-часовой инкубации. Данные представлены в процентах от контроля ± стандартная ошибка среднего (n = 8–30), 100% соответствует площади миграции необработанных клеток. Данные аппроксимированы уравнением Хилла (y = A1 + (100% – A1)/(1 + ([SLURP-2]/EC50)nH). Рассчитанные параметры EC50, nH и A1 составили 95.1 ± 21.6 нМ, 2.9 ± 1.2 и 168 ± 11% для 24 ч, 72.0 ± 15.8 нМ, 3.9 ± 1.7 и 140 ± 6% для 48 ч и 99.5 ± 17.4 нМ, 3.6 ± 2.1 и 120 ± 4% для 72 ч; (б) – площадь, занимаемая мигрирующими клетками Het-1A после 24-, 48- и 72-часовой инкубации. Данные представлены в процентах от контроля ± стандартная ошибка среднего (n = 13–30), 100% соответствует площади миграции необработанных клеток. ## p < 0.01 и #### p < 0.0001 указывают на достоверное отличие от контроля (100%) по одностороннему критерию Стьюдента c последующим Holm-Sidak/hoc-тестом; ** p < 0.01 и *** p < 0.001 означают достоверное отличие от группы “SLURP-2” по одностороннему тесту ANOVA с последующим Dunnet’s/hoc-тестом; (в) – репрезентативные изображения теста “заживление раны” для клеток Het-1A, инкубированных c 100 нМ SLURP-2, 1 мкМ α-Bgtx и 100 нМ SLURP-2 совместно с 1 мкМ α-Bgtx в течение 0, 24, 48 и 72 ч.

Скачать (196KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние SLURP-2 и его мутантов на ацетилхолин-индуцированные токи через каналы α7-nAChR, экспрессированные в ооцитах Xenopus laevis: (а) – аминокислотная последовательность SLURP-2. Остатки цистеина выделены желтым, дисульфидные связи показаны скобками. Мутированные аминокислотные остатки подписаны снизу; (б) – пространственная структура SLURP-2 (PDB: 2n99) с обозначенными на ней остатками, замененными на аланин; (в) – амплитуда токов, вызванных 40 мкМ AСh, в ооцитах Xenopus laevis, экспрессирующих α7-nAChR, в присутствии 1 мкМ SLURP-2 (SL-2) или его мутантов. Данные представлены в процентах от контроля ± стандартная ошибка среднего (n = 3), 100% соответствуют амплитуде тока, вызванного 40 мкМ AСh, в необработанных ооцитах. * p < 0.05 и ** p < 0.01 означают достоверное отличие от группы “SLURP-2” по одностороннему тесту ANOVA с последующим Dunnet’s/hoc-тестом.

Скачать (146KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Влияние SLURP-2 и его мутантов на пролиферацию клеток Het-1A. Клетки инкубировали в течение 48 ч с 1 мкМ SLURP-2 (SL-2) или его мутантов. Число жизнеспособных клеток определяли с помощью WST1-теста. Данные приведены в процентах от контроля ± стандартная ошибка среднего (n = 4–6), 100% жизнеспособных клеток соответствует необработанным клеткам. * p < 0.05, ** p < 0.01 и **** p < 0.0001 указывают на достоверное отличие от контроля (100%) по одностороннему критерию Стьюдента c последующим Holm-Sidak/hoc-тестом.

Скачать (103KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Влияние SLURP-2 и его мутантов на миграцию клеток Het-1A: (а) – репрезентативные изображения теста “заживление раны” для клеток Het-1A, инкубированных c 1 мкМ SLURP-2 (SL-2) или его мутантов в течение 0, 24, 48 и 72 ч; (б) – площадь, занимаемая мигрирующими клетками Het-1A после 24-, 48- и 72-часовой инкубации. Данные представлены в процентах от контроля ± стандартная ошибка среднего (n = 16), 100% соответствует площади миграции необработанных клеток. #### p < 0.0001 указывает на достоверное отличие от контроля (100%) по одностороннему критерию Стьюдента c последующим Holm-Sidak/hoc-тестом; * p < 0.05 и *** p < 0.001 означают достоверное отличие от группы “SLURP-2” по одностороннему тесту ANOVA с последующим Dunnet’s/hoc-тестом.

Скачать (227KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах