A PUTATIVE MOLECULAR MECHANISM OF ANALGESIC EFFECT OF DEFENSIN PEPTIDE FRAGMENTS

Open Access Open Access
Restricted Access Subscription Access

Abstract


Effects of defensin NP-1 hexapeptide fragments on Na v1.8 channels of nocicepitive neuron membrane were investigated by patchclamp method. The data obtained indicate that the ligand-receptor interaction of the peptides with the channel occurs due to formation of salt bonds between positively charged functional groups of the peptide molecules (Arg or Lys) and negatively charged residues of the channel aminoacid chain (Glu or Asp). The significant positive charge of the peptides under investigation conduces their electrostatic attraction to the negatively charged membrane surface at the initial stage of binding and further retention at the surface, after which the ligand-receptor complex with Na v1.8 channel is formed. The acting hexapeptide concentrations are relatively low (≈100 nM), but they exceed the value of defensin NP-1 KD (2 pM) by several orders of magnitude. The unique spatial and structural design of the defensin molecule makes it possible to very effectively serve both as an endogenous antibiotic and an analgesic agent.

V B Plakhova

I. P. Pavlov Institute for Physiology RAS

St.-Petersburg, Russia

I V Rogachevskiy

I. P. Pavlov Institute for Physiology RAS

St.-Petersburg, Russia

T N Shelykh

I. P. Pavlov Institute for Physiology RAS

St.-Petersburg, Russia

S A Podzorova

I. P. Pavlov Institute for Physiology RAS

St.-Petersburg, Russia

B V Krylov

I. P. Pavlov Institute for Physiology RAS

Email: krylov@infran.ru
St.-Petersburg, Russia

  1. Ноздрачев А. Д., Крылов Б. В., Сабанов В. С. и др. Эндогенные антибиотики дефенсины как возможные регуляторы функционирования натриевых каналов нейронов спинномозговых ганглиев // Доклады Академии наук.- 1997.- Т. 355, № 5.- С. 705-707.
  2. Плахова В. Б., Рогачевский И. В., Щеголев Б. Ф. и др. Дефенсин NP-4 уменьшает потенциалочувствительность медленных натриевых каналов сенсорных нейронов // Сенсорные системы.- 2005.- Т. 19, № 2.- С. 110-116.
  3. Плахова В. Б., Щеголев Б. Ф., Рогачевский И. В. и др. Возможный молекулярный механизм взаимодействия дефенсина с мембраной сенсорного нейрона // Росс. физиол. журн.- 2000.- Т. 86, № 11.- С. 1471-1480.
  4. Рогачевский И. В., Плахова В. Б., Щеголев Б. Ф. и др. Рецептор дефенсина: возможный механизм снижения возбудимости мембраны сенсорного нейрона // Доклады Академии наук.- 2000.- Т. 375, № 6.- С. 843-846.
  5. Щеголев Б. Ф., Рогачевский И. В., МакКи М. Л. и др. Квантовохимическое исследование равновесной геометрии и электронного строения молекул эндогенных пептидов NP-4 и NP-5 // Журнал общей химии.- 2005.- Т. 75, № 3.- С. 509-515.
  6. Elliott A. A., Elliott J. R. Characterization of TTX-sensitive and TTX-resistant sodium currents in small cells from adult rat dorsal root ganglia // J. Physiol. (Lond.).- 1993.- Vol. 463, № 1.- P. 39-56.
  7. Yachnev I. L., Plakhova V. B., Podzorova S. A. et al. Mechanism of pain relief by low-power infrared irradiation: ATP is an IR-target molecule in nociceptive neurons // Med. Chemistry.- 2012.- Vol. 8, № 1.- P. 14-21.
  8. Kostyuk P. G., Krishtal O. A., Pidoplichko V. I. Effect of internal fluoride and phosphate on membrane currents during intracellular dialysis of nerve cells // Nature.- 1975.- Vol. 257, № 5528.- P. 691-693.
  9. Hamill O. P., Marty A., Neher E. et al. Improved patch-clamp techniques for high-resolution current recording from cells and cell-free membrane patches // Pflugers Arch.- 1981.- Vol. 391, № 1.- P. 85-100.
  10. Hodgkin A. L., Huxley A. F. Currents carried by sodium and potassium ions through the membrane of the giant axon of Loligo // J. Physiol.-1952.- Vol. 116, № 4.- P. 449-472.
  11. Hodgkin A. L., Huxley A. F. The dual effect of membrane potential on sodium conductance in the giant axon of Loligo // J. Physiol.- 1952.-Vol. 116, №4.- P. 497-506.
  12. Алмерс В. Воротные токи и движение зарядов в возбудимых мембранах // Мембраны: ионные каналы.- M.: Мир, 1981.-С. 129-236.
  13. Крылов Б. В., Дербенев А. В., Подзорова С. А. и др. Морфин уменьшает чувствительность к потенциалу медленных натриевых каналов // Росс. физиол. журн.- 1999.- Т. 85, № 2.- С. 225-236.
  14. Карымова Е. А., Катина И. Е., Плахова В. Б. и др. Возможный механизм кодирования ноцицептивных сигналов: роль медленных натриевых каналов // Сенсорные системы.- 2008.- Т. 22, № 3.- С. 257-270.
  15. Jarvis M. F., Honore P., Shieh C. C. et al. A-803467, a potent and selective Nav1.8 sodium channel blocker, attenuates neuropathic and inflammatory pain in the rat // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.- 2007.- Vol. 104, № 20.- P. 8520-8525.
  16. Hodgkin A. L., Huxley A. F. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve // J. Physiol.- 1952.- Vol. 117, № 4.- P. 500-544.

Views

Abstract - 48

PDF (Russian) - 0

PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2013 Plakhova V.B., Rogachevskiy I.V., Shelykh T.N., Podzorova S.A., Krylov B.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.