靶向BK(α+β4)通道的多肽martentoxin抗癫痫分子机制研究
批准号:
21977110
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
曹春阳
依托单位:
学科分类:
药物化学生物学
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹春阳
中文摘要
癫痫是神经元异常放电引起的脑功能紊乱,影响1%人口健康。治疗癫痫主要依靠化学药物,但效果有限, 副作用明显。大电导钙激活钾离子(BK)通道在神经系统中大量表达,使神经元放电。BK通道β4亚基在大脑中大量表达,缺失β4会导致小鼠表现出显著的惊厥发作症状,故神经型BK(α+β4)通道是调控癫痫发作重要功能元件,治疗癫痫潜在靶标。毒素martentoxin通过与BK通道β4亚基胞外区(即hβ4-loop)作用,选择性阻断BK(α+β4)通道K+电流。本项目首先利用核磁共振技术研究毒素与人源hβ4-loop作用机制,继而考察毒素及其突变体对BK(α+β4)通道阻断K+电流影响。通过γ-氨基丁酸受体拮抗剂戊四唑诱发大鼠发生BK通道功能获得型癫痫,考察毒素对惊厥复发行为影响,对海马神经元脑损伤及C-fos表达影响,以考察该毒素靶向BK(α+β4)通道发挥抗癫痫药效,为设计新的多肽抗癫痫药物奠定基础。
英文摘要
Epilepsy is a most frequent neurological disorder affecting round 1% of the population in the world. Large conductance, Ca2+- and Voltage activated K+ (BK) channels, broadly expressed in the central nervous system, contribute to generating the fast-afterhyperpolarization, which helps set neuronal firing rates at the single-cell as well as network level. Gain-of-function in BK channels or knockout of its β4 subunit, a BK inhibitory subunit enriched in brain, is associated with spontaneous epilepsy in both animal models and humans. So far, no studies on the efficacy of BK (α+β4) channel modulators in preventing epilepsy were reported. Here, we first show that peptide martentoxin selectively inhibits BK (α+β4) channel through hydrogen-bond interactions with the extracellular loop of BK channel β4 subunit, which represents a novel interaction model between potassium channels and their specific ligands. We then demonstrate that, by this inhibition, intrahippocampal infusion of martentoxin significantly increases latency time of seizure, reduces the seizure duration and seizure numbers on pentylenetetrazole-induced pre-sensitized rats, inhibits hippocampal hyperexcitability as well as c-Fos expression, and displays neuroprotective effects on hippocampal neurons. These results suggest that BK (α+β4) channel can be regarded as a novel therapeutic target of intractable epilepsy, and martentoxin contributes to the rational drug-design for epilepsy treatment.
癫痫是神经元异常放电引起的脑功能紊乱,影响1%人口健康。治疗癫痫主要依靠化学药物,但效果有限, 但副作用明显。大电导钙激活钾离子(BK)通道在神经系统中大量表达,使神经元放电。BK通道β4亚基在大脑中大量表达,其功能缺失会导致小鼠表现出显著的惊厥发作症状,故神经型BK(α+β4)通道是调控癫痫发作重要功能元件,治疗癫痫潜在靶标。本项目以核磁共振为主要技术手段,基于毒素martentoxin通过与BK通道β4亚基胞外区(即hβ4-loop)作用,选择性阻断BK(α+β4)通道K+电流,比较系统地研究了毒素martentoxin与人源hβ4-loop作用机制,进一步基于复合物结构,考察了该毒素及其突变体对BK(α+β4)通道阻断K+电流影响。利用PTZ诱发大鼠发生BK通道功能获得型癫痫模型,发现毒素martentoxin能够减轻癫痫尤其是重度癫痫的复发,而且,martentoxin的使用对海马神经元无脑损伤,能够诱导c-fos表达,确认毒素martentoxin通过靶向BK(α+β4)通道发挥抗癫痫药效,为设计新的多肽抗癫痫药物奠定基础。通过本项目实施,发表标注SCI论文13篇,申请中国专利3项; 培养博士研究生3名,硕士研究生10名。按计划完成了预期目标。
选择性靶向BK(α+β4)离子通道的抗癫痫多肽药charybdotoxin突变体Q18F设计与分子机制研究
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批准号:22177127
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项目类别:面上项目
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资助金额:63万元
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批准年份:2021
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负责人:曹春阳
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依托单位:
人源APOBEC3G蛋白CD2结构域催化DNA脱氨基化抗HIV感染分子机制研究
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批准号:21778065
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2017
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负责人:曹春阳
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依托单位:
人源APOBEC3F蛋白CD2结构域催化DNA胞嘧啶脱氨基化抗HIV感染分子机制研究
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批准号:91753119
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2017
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负责人:曹春阳
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依托单位:
新型DNA糖基化酶AlkC识别损伤位点甲基化碱基结构与动力学基础研究
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批准号:21472229
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项目类别:面上项目
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资助金额:90.0万元
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批准年份:2014
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负责人:曹春阳
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依托单位:
DNA磷硫修饰蛋白DndE与DNA复合物结构研究
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批准号:21272261
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2012
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负责人:曹春阳
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依托单位:
ESCRT体系中Vps60肽段(128-186aa)与Vta1蛋白N-端结构域复合物溶液结构确定
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批准号:30970595
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项目类别:面上项目
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资助金额:32.0万元
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批准年份:2009
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负责人:曹春阳
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依托单位:
DNA硫修饰蛋白DndE溶液结构确定及其功能初步研究
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批准号:20872169
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2008
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负责人:曹春阳
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依托单位:
国内基金
海外基金