Структурно-функциональные исследования белков человека LYPD6 и LYPD6B тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Исаев Айзек

• Исаев Айзек
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Исаев Айзек

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Степень разработанности темы исследования

Цели и задачи работы

Научная новизна

Теоретическая и практическая значимость работы

Методология и методы исследований

Положения, выносимые на защиту

Степень достоверности и апробация результатов

Личный вклад автора

Структура и объем работы

Благодарности

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Никотиновые ацетилхолиновые рецепторы

1.1.1. Строение никотинового рецептора

1.1.2. Передача сигнала через нАХР

1.1.3. Фармакология нАХР

1.2. Регуляция холинергической системы в норме и патологии

1.2.1. Никотиновые рецепторы в ЦНС

1.2.2. нАХР в онтогенетическом развитии ЦНС

1.2.3. Патологии ЦНС и никотиновые рецепторы

1.3. Трехпетельные белки семейства Ly6/uPAR

1.3.1. Трехпетельные белки из яда змей

1.3.2. Эндогенные трехпетельные белки-регуляторы

1.3.3. GPI-заякоренные трехпетельные белки Lypd6 и Lypd6b

1.3.4. Взаимодействие Lypd6 и Lypd6b с нАХР

1.3.5. Lypd6, Lypd6b и нейропластичность

1.3.6. Дополнительные мишени Lypd6 и Lypd6b

1.3.7. Продукция и характеризация Lypd6 и Lypd6b

1.3.8. Сайт-направленный мутагенез Lypd6 и Lypd6b

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Белковые последовательности и мутантные конструкции

2.2. Антитела и олигонуклеотиды

2.3. Биоинформатический анализ экспрессии LYPD6 и LYPD6B у пациентов с заболеваниями ЦНС

2.4. Получение рекомбинантных белков ws-Lypd6 и ws-Lypd6b

2.5. Животные

2.5.1. Изоляция нейронов гиппокампа

2.5.2. Моделирование ранней болезни Альцгеймера

2.6. Долговременная внутримозговая инъекция препаратов

2.7. Поведенческие эксперименты

2.8. Электрофизиологические эксперименты

2.9. Первичные культуры нейронов

2.10. Конфокальная микроскопия

2.11. Электрофизиологические записи в ооцитах X. laevis

2.12. ПЦР в реальном времени для обнаружения мРНК

2.13. Вестерн-блоттинг и иммуноокрашивание

2.14. Аффинная очистка

2.15. Статистический анализ

82

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Экспрессия мРНК LYPD6 и LYPD6B повышена при аутизме и других заболеваниях ЦНС

3.2. Систематическая терапия препаратами Lypd6 и Lypd6b ухудшает когнитивную функцию у мышей

3.3. Ws-Lypd6 и ws-Lypd6b уменьшают плотность грибовидных и пеньковидных шипиков

3.4. Ws-Lypd6 и ws-Lypd6b не влияют на функциональную синаптическую пластичность

3.5. Ws-Lypd6 и ws-Lypd6b влияют на белковый уровень нАХР, Lypd6 и Lypd6b в коре и гиппокампе

3.6. Lypd6b ингибирует а7-, а302- и а4^2-нАХР

3.7. Lypd6, Lypd6b и Lynx1 по-разному влияют на плотность и диаметр дендритных шипиков гиппокампа

3.8. Экспрессия белков Lypd6, Lypd6b, Lynx1 изменена в мозжечке мышей 2xTg-AD

3.9. Анализ влияния точечных мутаций в петлевых участках молекулы Lypd6 на его взаимодействие с а7-нАХР

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Список сокращений

1Н-ЯМР - протонная ЯМР-спектроскопия

АОДЕ - ацетилхолинэстераза

GPCR - рецептор, сопряженный с G-белком

MALDI-MS - масс-спектрометрия методом матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации

РУ - парвальбумин

SDS-PAGE - электрофорез белков в полиакриламидном геле SST - соматостатин

VGCC - Потенциал-управляемый кальциевый канал

АХ - ацетилхолин

ВЧС - высокочастотная стимуляция

ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография

ГАМК - гамма-аминомасляная кислота

ДВП - долговременная потенциация

ДП - долговременная депрессия

мРНК - матричная рибонуклеиновая кислота

нАХР - никотиновый ацетилхолиновый рецептор

ОД - окулярное доминирование

ПЭТ - позитронная эмиссионная томография

ОДАТ - холин-ацетилтрансфераза

фВПСП - фокальный возбуждающий постсинаптический потенциал ЦНС - центральная нервная система

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурно-функциональные исследования белков человека LYPD6 и LYPD6B»

Актуальность темы исследования

Исключительная роль мозга в регуляции жизненно-важных систем организма делают его исследования приоритетной целью современной науки и медицины. Одним из ключевых направлений является исследование механизмов передачи сигналов в центральной нервной системе, которые лежат в основе фундаментальных физиологических процессов и высшей нервной деятельности. Никотиновые ацетилхолиновые рецепторы (нАХР) представляют собой пентамерные лиганд-зависимые ионные каналы и являются частью холинергической системы организма. В мозге эта система играет важную роль в регуляции синаптической передачи, нейропластичности и когнитивных функций. Основными подтипами нАХР в ЦНС являются гетеропентамеры, содержащие а4 и 02 субъединицы, и гомопентамеры, сформированные субъединицами а7. Дисфункция холинергической системы связана с развитием ряда патологий ЦНС, включая болезнь Альцгеймера, аутизм и эпилепсию. Кроме того, вне нервной системы нАХР участвуют в регуляции клеточного цикла, гомеостаза эпителия, а также в модуляции иммунных и эндокринных процессов.

Два малоизученных эндогенных белка Lypd6 и Lypd6b из семейства Ly6/uPAR, имеющих между собой гомологию аминокислотной последовательности 54%, являются структурными гомологами а-нейротоксинов из яда змей, модулируют никотиновые рецепторы и участвуют в регуляции когнитивной функции [1-3]. Вовлеченность этих белков в процессы нормальной и патологической физиологии свидетельствуют о высокой актуальности исследования структуры и функции Lypd6 и Lypd6b, целью которого является понимание физиологической роли этих белков и молекулярных механизмов, лежащих в основе их действия. Проведение подобных исследований позволит расширить наши представления о работе

мозга и может стать основой для понимания патофизиологии различных заболеваний ЦНС и разработки новых терапевтических стратегий.

Степень разработанности темы исследования

К настоящему времени накоплен значительный объём научных данных о холинергической системе ЦНС, её физиологической роли, организации и участии в патофизиологических процессах [4]. Однако механизмы тонкой регуляции холинергической передачи остаются недостаточно изученными.

В этом контексте особый интерес представляют белки человека семейства Ly6/uPAR. Белки этого семейства, также называемые трехпетельными, характеризуются структурно консервативным LU-доменом, состоящим из бета-структурного ядра, стабилизированного системой из четырех дисульфидных связей, и трех протяженных петель, обуславливающих функциональное разнообразие этих белков. Ряд представителей этого семейства, включая белки человека Lynx1, Lynx2, PSCA, Lypd6, Lypd6b, SLURP-1 и SLURP-2, способны модулировать активность нАХР. Среди них наиболее изученным представителем является Lynx1, который экспрессируется в мозге и действует как аллостерический модулятор нАХР, поддерживая баланс между возбуждением и торможением в ЦНС [5]. Водорастворимый аналог Lynx1 способен нивелировать нейродегенерацию, обусловленную дисфункцией а7-нАХР, при интраназальном введении [6]. Напротив, Lypd6 и Lypd6b являются малоизученными представителями семейства Ly6/uPAR. Предыдущие работы показали, что Lypd6 может ингибировать а7- и а304-нАХР, регулировать нейрональную пластичность [3], а нокаут Lypd6 приводит к снижению тревожности у мышей и усилению ответа на никотин [2]. Помимо этого, Lypd6 положительно модулирует передачу WNT-сигнального каскада в период эмбриогенеза рыб [7]. Физиологическая роль Lypd6b ещё менее изучена, хотя показано, что он также может регулировать функцию нАХР [8,9]. Кроме того, известно, что экспрессия генов, кодирующих Lypd6 и Lypd6b, повышена в мозге пациентов с расстройствами

аутистического спектра [9]. Таким образом, исследование физиологической роли, фармакологической активности и механизмов молекулярного действия белков человека Lypd6 и Lypd6b является актуальной задачей, обладающей высокой степенью новизны.

Цели и задачи работы

Целью настоящей работы являлось исследование физиологической роли белков человека Lypd6 и Lypd6b, определение фармакологической активности и механизмов их молекулярного действия с использованием водорастворимых рекомбинантных аналогов (ws-Lypd6 и ws-Lypd6b).

Для достижения заявленных целей были поставлены следующие задачи:

1. Получение необходимых количеств водорастворимых рекомбинантных аналогов Lypd6 и Lypd6b (ws-Lypd6 и ws-Lypd6b) и мутантных вариантов ws-Lypd6.

2. Определение молекулярных мишеней ws-Lypd6b в мозге.

3. Изучение фармакологического профиля ws-Lypd6b.

4. Исследование взаимосвязи экспрессии генов LYPD6 и LYPD6B с патологиями ЦНС.

5. Изучение роли Lypd6 и Lypd6b в физиологии ЦНС в норме и при патологиях in vitro и in vivo.

6. Изучение влияния точечных мутаций в петлевых участках молекулы Lypd6 на его функцию.

7. На основании полученных данных предложить механизмы молекулярного действия Lypd6 и Lypd6b.

Научная новизна

1. Впервые проведен биоинформатический анализ экспрессии генов LYPD6 и LYPD6B в мозге пациентов с различными заболеваниями ЦНС.

2. Исследовано влияние ws-Lypd6 и ws-Lypd6b на поведение и когнитивную функцию взрослых мышей при длительном внутрижелудочковом введении.

3. Исследовано влияние ws-Lypd6 и ws-Lypd6b на морфологию нейронов в модели первичных нейрональных культур и in vivo.

4. Исследовано участие Lypd6 и Lypd6b в развитии ранней патологии болезни Альцгеймера в мозжечке в мышиной модели амилоидоза.

5. Уточнены данные о молекулярных мишенях и фармакологическом профиле Lypd6 и Lypd6b.

6. Изучено влияние точечных мутаций в петлевых участках молекулы Lypd6 на его функцию.

Теоретическая и практическая значимость работы

Сведения о роли Lypd6 и Lypd6b в работе ЦНС и их участии в процессах, происходящих в мозге при различных патологиях, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, имеют важное значение не только с фундаментальной точки зрения, но и для практического применения в контексте разработки новых терапевтических подходов для профилактики и лечения заболеваний ЦНС.

Методология и методы исследований

В работе применялись современные методы белковой инженерии, молекулярной и клеточной биологии, а также электрофизиологии, нейрофизиологии и физиологии животных: рекомбинантная продукция и хроматографическая очистка белков, иммуноблоттинг по Вестерну для анализа уровня продукции белков, количественная ПЦР в реальном времени для анализа экспрессии генов, аффинная экстракция для выявления молекулярных партнеров, сайт-направленный аланин-сканирующий мутагенез для определения активного сайта, долговременная внутримозговая инфузия белков посредством подачи белковых растворов в желудочки мозга мышей с помощью осмотических насосов, поведенческие тесты животных для оценки когнитивных способностей, регистрация нейронной активности гиппокампа в модели синаптической пластичности, конфокальная микроскопия окрашенных препаратов мозга и нейрональных культур

красителем Dil для анализа плотности дендритных шипиков, мышиная модель ранней стадии болезни Альцгеймера, культивирование клеток животных и человека, двухэлектродная фиксация потенциала в ооцитах Xenopus для анализа фармакологии ws-Lypd6 и ws-Lypd6b.

Положения, выносимые на защиту

1. Мишенью действия Lypd6b в мозге являются субъединицы а7-, а3-, а4-, аб-, ß2^AXP и а5 рецептора ГАМКа.

2. Lypd6b обратимо ингибирует а7-, a3ß2- и а4ß2-нAХР.

3. Повышенное содержание Lypd6 и Lypd6b в мозге ухудшает память и приводит к проявлению фенотипа острой тревожности.

4. Повышенное содержание Lypd6 и Lypd6b в мозге снижает плотность дендритных шипиков в гиппокампе и миндалине. Модуляторы при этом не влияют на синаптическую пластичность гиппокампа.

5. В мозжечке мышей, моделирующих раннюю стадию болезни Альцгеймера, существенно снижен уровень белков Lypd6, Lypd6b и Lynxl.

Степень достоверности и апробация результатов

По результатам диссертации опубликовано 12 работ, из них 3 - статьи в научных изданиях, индексируемых в международных базах Web of Science и Scopus, 9 - в сборниках статей и научных трудов конференций. Результаты диссертации получили квалифицированную апробацию на 9 международных и всероссийских научных конференциях: материалы диссертации были представлены и обсуждались на международной научной конференции «Актуальные проблемы развития биоорганической химии - 2023», г. Ташкент, Узбекистан; международной зимней молодежной научной школе "Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии-2024" в ИБХ РАН, г. Москва; всероссийской конференции "LIFT школа молодого нейротехнолога-2024", г. Москва; IV международной конференции «Постгеном» 2024 - XI Российский симпозиум «Белки и пептиды» - Российско-

китайский конгресс «Russian-Chinese Life Sciences Congress», г. Москва; IX Молодежной школе-конференции по молекулярной и клеточной биологии Института цитологии РАН 2024, г. Санкт-Петербург; всероссийской конференции "Нейрокампус 2025: междисциплинарные подходы к изучению и лечению заболеваний нервной системы", г. Москва; международной конференции по нейронауке и биопсихиатрии «Stress and Behavior-2025», г. Ереван, Армения; международном симпозиуме Cell Symposia: Neurometabolism in health and disease, 2025, г. Шеньчжень, Китай; 10-й международной конференции по ионным каналам (10th International Ion Channel Conference), 2025, г. Гуйян, Китай.

Личный вклад автора

Рекомбинантные белки ws-Lypd6 и ws-Lypd6b получены автором лично. Автор принимал непосредственное участие в проведении ex vivo и in vitro экспериментов. Эксперименты in vivo были выполнены совместно с А.А. Андреевым-Андриевским в лаборатории фенотипирования животных ИМБП РАН. Автор вносил личный вклад в постановку научных целей и задач, разработку методологических подходов, анализ полученных результатов, а также подготовку публикаций по теме исследования. Результаты работы были представлены на российских и международных научных конференциях.

Автор выражает признательность и глубокую благодарность коллегам, чья профессиональная поддержка и плодотворное сотрудничество способствовали успешному выполнению исследований.

Статьи в рецензируемых журналах: 1. Isaev, A.B., Bychkov, M.L., Kulbatskii, D.S., Andreev-Andrievskiy, A.A., Mashkin, M.A., Shulepko, M.A., Shlepova, O.V., Loktyushov, E.V., Latanov, A.V., Kirpichnikov, M.P., Lyukmanova, E.N. / Upregulation of cholinergic modulators Lypd6 and Lypd6b associated with autism drives anxiety and cognitive decline // Cell Death Discovery. - 2024, 10, 444. - URL: https://doi.org/10.103 8/s41420-024-02211-z.

2. Bychkov, M.L., Isaev, A.B., Andreev-Andrievskiy, A.A., Petrov, K., Paramonov, A.S., Kirpichnikov, M.P., Lyukmanova, E.N. / A01-42 Accumulation Accompanies Changed Expression of Ly6/uPAR Proteins, Dysregulation of the Cholinergic System, and Degeneration of Astrocytes in the Cerebellum of Mouse Model of Early Alzheimer Disease // International Journal of Molecular Sciences -2023, 24(19), 14852. - URL: https://doi.org/10.3390/ijms241914852.

3. Lyukmanova, E., Kirichenko, A., Kulbatskii, D., Isaev, A., Kukushkin, I., Che, Y., Kirpichnikov, M., Bychkov, M., 2024. / Water-Soluble Lynx1 Upregulates Dendritic Spine Density and Stimulates Astrocytic Network and Signaling. Mol. Neurobiol // Molecular Neurobiology - 2024, 62, 5531-5545. - URL: https://doi.org/10.1007/s12035-024-04627-1.

Материалы конференций:

1. Исаев А.; Кульбацкий Д.С.; Бычков М.Л.; Андреев-Андриевский А.А.; Кирпичников М.П.; Люкманова Е.Н. / Влияние токсиноподобных эндогенных белков человека Lypd6A и Lypd6B на синаптическую и нейрональную пластичность мозга // Материалы международной научной конференции «Актуальные проблемы развития биоорганической химии» - 1314 ноября 2023 - г. Ташкент. Сборник тезисов, стр. 68-69.

2. Исаев А., Кульбацкий Д.С. Бычков М.Л., Андреев-Андриевский А.А., Кирпичников М.П., Люкманова Е.Н. / Трехпетельные белки человека Lypd6A и Lypd6B являются негативными регуляторами структурной и синаптической пластичности мозга // Сборник тезисов XXXVI международной зимней молодежной научной школы «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии», 7-9 февраля 2024 г., г. Москва. Сборник тезисов, стр. 15.

3. Исаев А., Кульбацкий Д.С. Бычков М.Л., Андреев-Андриевский А.А., Люкманова Е.Н. / Роль трехпетельных белков человека Lypd6A и Lypd6B в когнитивных процессах // LIFT Школа молодого нейротехнолога, 26-27 апреля 2024г., г. Москва. Сборник тезисов, стр. 29-31.

4. Исаев А., Кульбацкий Д.С. Бычков М.Л., Андреев-Андриевский А.А., Кирпичников М.П., Люкманова Е.Н. / Нейромодуляторы человека Lypd6A и Lypd6B подавляют холинергическую систему и когнитивные функции // IX Молодежная школа-конференция по молекулярной и клеточной биологии Института цитологии РАН, 15-18 октября 2024 г., г. Санкт-Петербург, Россия. Сборник тезисов, стр. 181-182.

5. Bychkov M.L., Kulbatskii D.S., Isaev A.B., Kirpichnikov M.P., Lyukmanova E.N. / Molecular and cellular mechanisms of action of Ly6/uPAR proteins in the brain // VI International Conference POSTGENOME'2024 XI Russian Symposium PROTEINS AND PEPTIDES Russian-Chinese LIFE SCIENCES CONGRESS, Москва, 29 октября - ноября 2024, сборник тезисов, стр. 384.

6. Исаев А., Кульбацкий Д.С. Бычков М.Л., Андреев-Андриевский А.А., Кирпичников М.П., Люкманова Е.Н. / Трехпетельные белки человека Lypd6A и Lypd6B модулируют холинергическую систему и когнитивные функции» // Первая Всероссийская конференция (Нейрокампус) «Междисциплинарные подходы к изучению и лечению заболеваний нервной системы», 4-5 апреля 2025 г., г. Москва, Россия., Программа конференции и сертификат участника.

7. Isaev, A.B., Bychkov, M.L., Kulbatskii, D.S., Andreev-Andrievskiy, A.V., Kirpichnikov, M.P., Lyukmanova, E.N. / How do human LYPD6 and LYPD6B proteins modulate cognition, anxiety, and autism-related features // 31st International ISBS Neuroscience and Biological Psychiatry Conference "Stress and Behavior, 1619 мая 2025 г., Ереван, Армения., Сборник тезисов, стр. 33.

8. Ekaterina Lyukmanova, Aizek Isaev, Maxim Bychkov, Dmitrii Kulbatskii, Alexander Andreev- Andrievskiy, Mikhail Shulepko, Eugene Loktyushov, Mikhail Kirpichnikov / Brain up-regulation of Lypd6 and Lypd6b associates with acute stress, cholinergic system depression, and decreased food consumption // Cell Symposia: Neurometabolism in health and disease, 6-8 апреля, 2025, г. Шеньчжень, Китай., Программа конференции, постер 10.

9. Ekaterina N. Lyukmanova, Aizek Isaev, Maxim L. Bychkov, Dmitrii S. Kulbatskii, Mikhail A. Shulepko, Mikhail Kirpichnikov. / Brain up-regulation of Lypdб and Lypdбb is associated with down-regulation of nicotinic acetylcholine receptors, acute stress, and memory decline // The 10th International Ion Channel Conference, 14-18 июля, 2025, г. Гуйян, Китай., Сборник тезисов, стр. 81.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из списка сокращений, введения, трех глав основного содержания, заключения, выводов и списка цитируемой литературы, содержащего 145 наименований. Общий объем диссертации составляет 122 страницы, включая 37 рисунков и 5 таблиц.

Благодарности

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю, доктору биологических наук, заведующей лабораторией биоинженерии нейромодуляторов и нейрорецепторов ГНЦ ИБХ РАН -Екатерине Назымовне Люкмановой, за оказанное доверие, внимание и участие, за справедливую строгость и поддержку.

Автор выражает благодарность и признательность к.б.н. Дмитрию Сергеевичу Кульбацкому за наставничество, неоценимую поддержку и обучение навыкам лабораторной работы; к.б.н. Максиму Леонидовичу Бычкову за наставничество, неоценимую помощь и воспитание научного вкуса; а также всем сотрудникам лаборатории биоинженерии нейромодуляторов и нейрорецепторов ГНЦ ИБХ РАН за лучшую рабочую, дружелюбную атмосферу.

Автор благодарит к.б.н. Михаила Анатольевича Шулепко и Евгения В. Локтюшова за переданное в руки автора ценное наследие по методам получения рекомбинантных белков, использованных в данной работе.

Автор выражает благодарность коллегам из ИМБП РАН, в частности, к.б.н. А.А. Андрееву-Андриевскому, за участие в общем научном проекте и помощь в проведении поведенческих тестов с лабораторными животными.

Автор выражает искреннюю благодарность всем, кто принимал участие в разработке методов, использованных в данной работе, предоставлял доступ к оборудованию, помогал в проведении экспериментов и анализе полученных экспериментальных данных: д.б.н. М.П. Кирпичникову, д.ф.-м.н. З.О. Шенкареву, к.ф.-м.н. А.С. Парамонову, к.б.н. М.А. Машкину, к.б.н. А.В. Латанову, к.б.н. К. Петрову, к.ф.-м.н. А.О. Чугунову, А.В. Кириченко, О.В. Шлеповой, И.Д. Кукушкину, Юти Че.

Автор выражает признательность МФТИ, администрации ФБМФ и преподавательскому составу университета за развитие человеческого и интеллектуального потенциала, за обучение высококлассным теоретическим знаниям и практическим навыкам. Автор благодарит родных, близких и друзей, чья поддержка и любовь выступала надежной опорой и поддержкой в непростом и увлекательном пути воспитания самостоятельной личности и становления научного исследователя.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Никотиновые ацетилхолиновые рецепторы

Никотиновые ацетилхолиновые рецепторы (нАХР) - лиганд-управляемые ионные каналы. Они входят в семейство рецепторов с цистеиновой петлёй (англ. Cys-loop), в которое также входят ГАМКа-, ГАМКс-, глициновые и серотониновые 5-НТз-рецепторы [10]. Эти рецепторы участвуют в синаптической передаче в центральной и периферической нервной системе, в процессах нервно-мышечной передачи.

1.1.1. Строение никотинового рецептора

Никотиновые ацетилхолиновые рецепторы представляют собой пентамерные белковые комплексы, находящиеся в липидном бислое клеточной мембраны [10]. Каждый рецептор образован пятью субъединицами, которые могут быть одинаковыми (гомопентамер), либо различными (гетеропентамер) (рис. 1).

Рисунок 1. Схематическое строение никотинового рецептора и положение в мембране клетки на примере нАХР мышечного типа.

Показано положение двух сайтов связывания ацетилхолина (адаптировано по материалам из сети Интернет).

У позвоночных описано 17 типов субъединиц, относящихся к двум группам: мышечные (al, ßl, 5, у, е) и нейрональные (а2-а10, ß2-ß4). Различные комбинации этих субъединиц формируют функционально различные рецепторы (рис. 2). Например, мышечный рецептор имеет субъединичный состав ((a1)2ß1e5). В ЦНС широко распространены a4ß2-гетеропентамеры, а также а7-гомопентамеры. Состав субъединиц влияет на кинетику рецептора, аффинность к агонистам, ионную проводимость и механизмы десенситизации. Каждая субъединица нАХР представляет собой белок массой 50-60 кДа, состоящий из трех основных частей, включающих внеклеточный, трансмембранный и внутриклеточный домены.

Внеклеточный домен (ECD), состоящий из ~210 аминокислотных остатков, имеет преимущественно ß-складчатую структуру, стабилизированную консервативными дисульфидными связями, формирующими цистеиновые петли. Сайты связывания ацетилхолина находятся на границе между двумя субъединицами: a-субъединица формирует основной компонент сайта связывания лиганда, а соседняя субъединица (ß, у, 5 или е) - комплементарный сайт [11].

Трансмембранная часть рецептора (TMD) включает четыре a-спиральных сегмента (М1-М4). Среди них ключевую роль играет М2-сегмент: он формирует стенку ионного канала, определяет его проницаемость и избирательность. В закрытом состоянии гидрофобные остатки в области М2 препятствуют прохождению ионов. При связывании ацетилхолина происходит перестройка этих сегментов, что приводит к расширению поры и открытию канала.

Внутриклеточный домен (ICD) расположен между М3- и М4-спиралями. Он содержит сайты фосфорилирования, участвует во взаимодействии с регуляторными белками; необходим для сборки функциональных рецепторов из отдельных субъединиц, локализации и кластеризации рецепторов на поверхности клеточной мембраны.

Центральная пора формируется объединёнными М2-сегментами пяти субъединиц, окружённых спиралями М1 и М3 [12]. В закрытом состоянии пора заблокирована гидрофобными аминокислотными остатками (например, лейцином). Открытие канала происходит за счет смещения спиралей М1-М4, вызванного взаимодействием агонистов с внеклеточным доменом рецептора. Заряженные аминокислоты на входе в канал и гидрофобные остатки в области сужения определяют селективную проницаемость поры для катионов.

Рисунок 2. Субъединичная организация и строение субъединиц нАХР. (а)

- Рецептор мышечного типа ((а1)2Р1де), (б) - нейроналъный гомопентамерный рецептор (а7)5, (в) - нейроналъный гетеропентамерный рецептор (а4)2ф2)з. Красными кружками показаны сайты связывания АХ, (в) - обобщенная схема строения субъединицы нАХР (адаптировано из [10]). Символ «У» обозначает приблизительное положение сайтов гликозилирования. Жёлтым цветом обозначена спираль М2, формирующая пору ионного канала.

Современные структурные исследования с использованием методов криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ) радикально углубили понимание конформационных переходов в рецепторе. В работе [13] впервые была получена полная структура а7-нАХР человека (рис. 3).

Рисунок 3. Архитектура пары субъединиц а7-нАХР (РОБ; 7КОО). Интерфейс субъединиц с обозначением петель, доменов, спиралей и гликанов (адаптировано из [13]).

Конформационный переход рецептора из состояния покоя в активированное состояние инициируется в его внеклеточном домене (ECD). Скручивание в-тяжей ECD против часовой стрелки приводит к закрытию петли С основной субъединицы (рис. 4). Это движение вызывает реорганизацию взаимодействий в области сопряжения ECD-TMD, где

Основная (+) субъединица Комплементарная (-) субъединица

гликаны

ключевую роль играет Cys-петля: разрываются её прочные гидрофобные связи с С-концевой «защелкой», характерные для состояния покоя.

Передача конформационных изменений на трансмембранный домен (TMD) приводит к согласованному движению спиралей М1, М3 и М4. В результате спираль М2 смещается наружу от центральной оси, открывая ионную пору (рис. 4б). Диаметр трансмембранной поры при этом увеличивается до ~7.2 А. Одновременно в ECD наблюдается сужение в позиции Е97, что, предположительно, и обуславливает высокую кальциевую проницаемость а7-нАХР по сравнению с другими никотиновыми рецепторами (так, соотношение проводимостей Са2+/№а+ составляет ~0,1 для мышечных нАХР, ~2,0 для гетеромерных нейрональных рецепторов, и достигает ~10,0 для гомопентамерных а7-нАХР).

При переходе в десенситизированное состояние глобальные перестройки ECD не происходят, однако восстанавливаются гидрофобные взаимодействия между Cys-петлей и С-концевой "защелкой". Внутриклеточный конец спирали М2 при этом движется внутрь, формируя воронкообразную пору и возвращаясь к конформации, близкой к состоянию покоя (рис. 4в). Полное закрытие поры невозможно до диссоциации агониста из связывающего кармана, что позволяет ECD вернуться в исходное положение.

Движение ионов через рецептор происходит от вестибюля ECD через мембранный канал, образованный спиралями М2, и далее через внутриклеточный портал. В состоянии покоя рецептор характеризуется широким вестибюлем ECD диаметром 11.2 А, в то время как гидрофобные остатки М2 формируют сужение, достаточное для предотвращения ионного потока (рис. 4). Описанные конформационные изменения ECD и TMD в совокупности определяют переход нАХР между различными функциональными состояниями (рис. 5): закрытым состоянием покоя, открытым активированным состоянием; и закрытым десенситизированным состоянием [13].

Рисунок 4. Глобальные конформационные изменения во время цикла активации никотинового рецептора. (а-в) Двухсубъединичные интерфейсы в покое (а), активированном (б) и десенситизированном (в) состоянии. Стрелки демонстрируют переходы из покоя в активированное (б) и далее в десенситизированное (в) состояния. (г-е) Вид сверху на пору трансмембранного домена в состоянии покоя (ф), активированном (Е) и десенситизированном (ф) состояниях (адаптировано из [13]).

Рисунок 5. Структуры рецептора, соответствующие разным конформационным состояниям а7-нАХР. (а) закрытый канал, соответствующий состоянию покоя, в комплексе с антагонистом а-бунгаротоксином, (б) открытый канал, стабилизированный комплекс с агонистом эпибатидином и положительным аллостерическим модулятором PNU-120596, (в) десенсибилизированное состояние закрытого канала в комплексе только с эпибатидином (адаптировано из [13]).

1.1.2. Передача сигнала через нАХР

Для активации никотинового ацетилхолинового рецептора необходимо связывание двух молекул агониста, таких как ацетилхолин или никотин. После связывания агониста происходит конформационное изменение рецептора, что приводит к открытию его ионного канала и прохождению ионного тока. Как уже было упомянуто, состояние нАХР не ограничивается открытым и закрытым состоянием, рецептор также может быть десенситизирован (инактивирован) или находиться в состоянии «прайминга».

Рисунок 6. Связь конформационных состояний рецептора и тока через канал нАХР. (а) Схема переходов между конформационными состояниями рецептора. А - молекула агониста, Я - рецептор в закрытом состоянии, Я' - «прайминг» рецептора, О - рецептор в открытом состоянии, В -десенситизированный рецептор (адаптировано из [14]). (б) Сравнение кинетики открытия одиночных каналов нАХР мышечного типа и а7-нАХР

Классическое представление о механизмах перехода нАХР между функциональными состояниями было предложено в модели Монода-Уаймена-Шанжё (Monod-Wyman-Changeux, MWC) (рис.6) [15]. В рамках этой модели процесс связывания лиганда и открытие канала описываются как независимые вероятностные события. Позднее данные электрофизиологических экспериментов на одиночных каналах показали, что простая схема MWC не учитывает всего разнообразия состояний рецептора. Для мышечного нАХР установлено, что сродство к ацетилхолину значительно возрастает при переходе в десенситизированные состояния: если в закрытом состоянии И составляет 10 мкМ - 1 мМ, то в D1 - около 1 мкМ, а в D2 - уже в наномолярном диапазоне (3-10 нМ) [16].

Помимо этого, было выделено особое состояние, получившее название «прайминг» [17,18]. Оно формируется при действии низких концентраций частичных агонистов, когда с рецептором связывается лишь одна молекула лиганда. В таких условиях канал остаётся закрытым, однако рецептор подвергается структурным изменениям, которые повышают вероятность его активации при последующем воздействии полного агониста. Прайминг рассматривается как один из ключевых механизмов регуляции чувствительности нАХР и, вероятно, играет важную роль в синаптической пластичности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Исаев Айзек, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Arvaniti M. и др. Functional interaction between Lypd6 and nicotinic acetylcholine receptors // J. Neurochem. 2016. Т. 138, № 6. С. 806-820.

2. Arvaniti M. и др. Loss of Lypd6 leads to reduced anxiety-like behaviour and enhanced responses to nicotine // Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 2018. Т. 82. С. 86-94.

3. Sadahiro M. и др. Activation of Somatostatin Interneurons by Nicotinic Modulator Lypd6 Enhances Plasticity and Functional Recovery in the Adult Mouse Visual Cortex // J. Neurosci. 2020. Т. 40, № 27. С. 5214-5227.

4. Bertrand D., Terry A.V. The wonderland of neuronal nicotinic acetylcholine receptors // Biochem. Pharmacol. 2018. Т. 151. С. 214-225.

5. Miwa J.M., Anderson K.R., Hoffman K.M. Lynx Prototoxins: Roles of Endogenous Mammalian Neurotoxin-Like Proteins in Modulating Nicotinic Acetylcholine Receptor Function to Influence Complex Biological Processes // Front. Pharmacol. 2019. Т. 10. С. 343.

6. Shenkarev Z.O. и др. Water-soluble variant of human Lynx1 positively modulates synaptic plasticity and ameliorates cognitive impairment associated with a7-nAChR dysfunction // J. Neurochem. 2020.

7. Zhao Y. и др. Structure of the Wnt signaling enhancer LYPD6 and its interactions with the Wnt coreceptor LRP6 // FEBS Lett. 2018.

8. Ochoa V. и др. The pro to toxin LYPD6B modulates heteromeric a3^4-containing nicotinic acetylcholine receptors, but not a7 homomers // FASEB J. 2016. Т. 30, № 3. С. 1109-1119.

9. Chung B.H.Y. и др. Severe intellectual disability and autistic features associated with microduplication 2q23.1 // Eur. J. Hum. Genet. EJHG. 2012. Т. 20, № 4. С. 398-403.

10. Albuquerque E.X. и др. Mammalian Nicotinic Acetylcholine Receptors: From Structure to Function // Physiol. Rev. 2009. Т. 89, № 1. С. 73-120.

11. Hammond C. The ionotropic nicotinic acetylcholine receptors // Cellular and Molecular Neurophysiology. Elsevier, 2015. С. 173-197.

12. Unwin N. Nicotinic acetylcholine receptor and the structural basis of neuromuscular transmission: insights from Torpedo postsynaptic membranes // Q. Rev. Biophys. 2013. Т. 46, № 04. С. 283-322.

13. Noviello C.M. и др. Structure and gating mechanism of the a7 nicotinic acetylcholine receptor // Cell. 2021. Т. 184, № 8. С. 2121-2134.e13.

14. Bouzat C., Sine S.M. Nicotinic acetylcholine receptors at the single-channel level: nACh receptor channels // Br. J. Pharmacol. 2018. Т. 175, № 11. С. 17891804.

15. Edelstein S.J., Changeaux J.-P. Allosteric proteins after thirty years: the binding and state functions of the neuronal ~7 nicotinic acetylcholine receptors.

16. Colquhoun D., Ogden D.C. Nicotinic acetylcholine receptors of nerve and rmscle: functional aspects. 1987. Т. 81. С. 8.

17. Lape R., Colquhoun D., Sivilotti L.G. On the nature of partial agonism in the nicotinic receptor superfamily // Nature. 2008. Т. 454, № 7205. С. 722-727.

18. Mukhtasimova N., daCosta C.J.B., Sine S.M. Improved resolution of single channel dwell times reveals mechanisms of binding, priming, and gating in muscle AChR // J. Gen. Physiol. 2016. T. 148, № 1. C. 43-63.

19. Bouzat C., Sine S.M. Nicotinic acetylcholine receptors at the single-channel level: nACh receptor channels // Br. J. Pharmacol. 2018. T. 175, № 11. C. 17891804.

20. Martyn J.A.J., Fagerlund M.J., Eriksson L.I. Basic principles of neuromuscular transmission // Anaesthesia. 2009. T. 64. C. 1-9.

21. King J.R. h gp. Identification and Characterization of a G Protein-binding Cluster in a7 Nicotinic Acetylcholine Receptors // J. Biol. Chem. 2015. T. 290, № 33. C.20060-20070.

22. King J.R. h gp. Ionotropic and Metabotropic Mechanisms of Allosteric Modulation of a 7 Nicotinic Receptor Intracellular Calcium // Mol. Pharmacol. 2018. T. 93, № 6. C. 601-611.

23. Papke R.L. Merging old and new perspectives on nicotinic acetylcholine receptors // Biochem. Pharmacol. 2014. T. 89, № 1. C. 1-11.

24. Wittenberg R.E. h gp. Nicotinic Acetylcholine Receptors and Nicotine Addiction: A Brief Introduction // Neuropharmacology. 2020. T. 177. C. 108256.

25. Yogeeswari P. h gp. Epibatidine and its analogues as nicotinic acetylcholine receptor agonist: an update // Nat. Prod. Res. Taylor & Francis, 2006. T. 20, № 5. C. 497-505.

26. Jordan C.J., Xi Z.-X. Discovery and development of varenicline for smoking cessation // Expert Opin. Drug Discov. 2018. T. 13, № 7. C. 671-683.

27. Chiara D.C., Cohen J.B. Identification of Amino Acids Contributing to High and Low Affinity d -Tubocurarine Sites in the Torpedo Nicotinic Acetylcholine Receptor // J. Biol. Chem. 1997. T. 272, № 52. C. 32940-32950.

28. Dellisanti C.D. h gp. Crystal structure of the extracellular domain of nAChR alpha1 bound to alpha-bungarotoxin at 1.94 A resolution // Nat. Neurosci. 2007. T. 10, № 8. C. 953-962.

29. Bacher I. h gp. Mecamylamine - a nicotinic acetylcholine receptor antagonist with potential for the treatment of neuropsychiatric disorders // Expert Opin. Pharmacother. 2009. T. 10, № 16. C. 2709-2721.

30. Thomsen M.S., Mikkelsen J.D. Type I and II positive allosteric modulators differentially modulate agonist-induced up-regulation of a7 nicotinic acetylcholine receptors: a7 receptor regulation // J. Neurochem. 2012. T. 123, № 1. C. 73-83.

31. Chatzidaki A., Millar N.S. Allosteric modulation of nicotinic acetylcholine receptors // Biochem. Pharmacol. 2015. T. 97, № 4. C. 408-417.

32. Bouzat C. h gp. Molecular function of a7 nicotinic receptors as drug targets: a7 nicotinic receptor // J. Physiol. 2018. T. 596, № 10. C. 1847-1861.

33. Koukouli F., Maskos U. The multiple roles of the a7 nicotinic acetylcholine receptor in modulating glutamatergic systems in the normal and diseased nervous system // Biochem. Pharmacol. 2015. T. 97, № 4. C. 378-387.

34. Grando S.A., Pittelkow M.R., Schallreuter K.U. Adrenergic and cholinergic control in the biology of epidermis: physiological and clinical significance // J. Invest. Dermatol. 2006. T. 126, № 9. C. 1948-1965.

35. Tracey K.J. Physiology and immunology of the cholinergic antiinflammatory pathway // J. Clin. Invest. 2007. T. 117, № 2. C. 289-296.

36. Skok M. Mitochondrial nicotinic acetylcholine receptors: Mechanisms of functioning and biological significance // Int. J. Biochem. Cell Biol. 2022. T. 143. C. 106138.

37. Oda A., Tanaka H. Activities of nicotinic acetylcholine receptors modulate neurotransmission and synaptic architecture // Neural Regen. Res. 2014. T. 9, № 24. C. 2128-2131.

38. Jalaiei A. h gp. Clinical, molecular, physiologic, and therapeutic feature of patients with CHRNA4 and CHRNB2 deficiency: A systematic review // J. Neurochem. 2025. T. 169, № 1. C. e16200.

39. Xu Z.-Q. h gp. Cellular responses and functions of a7 nicotinic acetylcholine receptor activation in the brain: a narrative review // Ann. Transl. Med. 2021. T. 9, № 6. C. 509.

40. Liu A.K.L. h gp. Nucleus basalis of Meynert revisited: anatomy, history and differential involvement in Alzheimer's and Parkinson's disease // Acta Neuropathol. (Berl.). 2015. T. 129, № 4. C. 527-540.

41. Gut N.K., Winn P. The pedunculopontine tegmental nucleus—A functional hypothesis from the comparative literature // Mov. Disord. 2016. T. 31, № 5. C. 615-624.

42. Coimbra B. h gp. Role of laterodorsal tegmentum projections to nucleus accumbens in reward-related behaviors // Nat. Commun. Nature Publishing Group, 2019. T. 10, № 1. C. 4138.

43. Saunders A., Granger A.J., Sabatini B.L. Corelease of acetylcholine and GABA from cholinergic forebrain neurons // eLife. 2015. T. 4.

44. Guzman M.S. h gp. Elimination of the Vesicular Acetylcholine Transporter in the Striatum Reveals Regulation of Behaviour by Cholinergic-Glutamatergic Co-Transmission // PLoS Biol. / nog peg. Nestler E. 2011. T. 9, № 11. C. e1001194.

45. Cheng Q., Yakel J.L. The effect of a7 nicotinic receptor activation on glutamatergic transmission in the hippocampus // Biochem. Pharmacol. 2015. T. 97, № 4. C. 439-444.

46. Placzek A.N., Zhang T.A., Dani J.A. Nicotinic mechanisms influencing synaptic plasticity in the hippocampus // Acta Pharmacol. Sin. 2009. T. 30, № 6. C. 752760.

47. Posadas I., Lopez-Hernandez B., Cena V. Nicotinic Receptors in Neurodegeneration // Curr. Neuropharmacol. 2013. T. 11, № 3. C. 298-314.

48. Knudsen E.I. Sensitive periods in the development of the brain and behavior // J. Cogn. Neurosci. 2004. T. 16, № 8. C. 1412-1425.

49. Morishita H., Hensch T.K. Critical period revisited: impact on vision // Curr. Opin. Neurobiol. 2008. T. 18, № 1. C. 101-107.

50. Doura M.B. h gp. Adult and periadolescent rats differ in expression of nicotinic cholinergic receptor subtypes and in the response of these subtypes to chronic nicotine exposure // Brain Res. 2008. T. 1215. C. 40-52.

51. Lozada A.F. h gp. Glutamatergic Synapse Formation is Promoted by 7-Containing Nicotinic Acetylcholine Receptors // J. Neurosci. 2012. T. 32, №2 22. C. 7651-7661.

52. Lozada A.F. h gp. Induction of Dendritic Spines by 02-Containing Nicotinic Receptors // J. Neurosci. 2012. T. 32, № 24. C. 8391-8400.

53. Mechawar N., Watkins K.C., Descarries L. Ultrastructural features of the acetylcholine innervation in the developing parietal cortex of rat // J. Comp. Neurol. 2002. T. 443, № 3. C. 250-258.

54. Gu Q., Singer W. Effects of intracortical infusion of anticholinergic drugs on neuronal plasticity in kitten striate cortex // Eur. J. Neurosci. 1993. T. 5, № 5. C. 475-485.

55. Lin H. h gp. Cortical parvalbumin GABAergic deficits with a7 nicotinic acetylcholine receptor deletion: implications for schizophrenia // Mol. Cell. Neurosci. 2014. T. 61. C. 163-175.

56. Terry A.V., Jones K., Bertrand D. Nicotinic acetylcholine receptors in neurological and psychiatric diseases // Pharmacol. Res. 2023. T. 191. C. 106764.

57. Buckingham S.D. h gp. Nicotinic acetylcholine receptor signalling: roles in Alzheimer's disease and amyloid neuroprotection // Pharmacol. Rev. 2009. T. 61, № 1. C. 39-61.

58. Kulak J.M. h gp. Declines in Different 02* Nicotinic Receptor Populations in Monkey Striatum after Nigrostriatal Damage // J. Pharmacol. Exp. Ther. Elsevier, 2002. T. 303, № 2. C. 633-639.

59. Martin-Ruiz C.M. h gp. Molecular analysis of nicotinic receptor expression in autism // Mol. Brain Res. 2004. T. 123, № 1. C. 81-90.

60. Yasui D.H. h gp. 15q11.2-13.3 chromatin analysis reveals epigenetic regulation of CHRNA7 with deficiencies in Rett and autism brain // Hum. Mol. Genet. 2011. T. 20, № 22. C. 4311-4323.

61. Perry W. h gp. Sensorimotor gating deficits in adults with autism // Biol. Psychiatry. 2007. T. 61, № 4. C. 482-486.

62. Cuscó I. h gp. Autism-specific copy number variants further implicate the phosphatidylinositol signaling pathway and the glutamatergic synapse in the etiology of the disorder // Hum. Mol. Genet. 2009. T. 18, № 10. C. 1795-1804.

63. Handen B.L. h gp. Safety and Efficacy of Donepezil in Children and Adolescents with Autism: Neuropsychological Measures // J. Child Adolesc. Psychopharmacol. 2011. T. 21, № 1. C. 43-50.

64. Chez M.G. h gp. Treating autistic spectrum disorders in children: utility of the cholinesterase inhibitor rivastigmine tartrate // J. Child Neurol. 2004. T. 19, № 3. C. 165-169.

65. Mazzaferro S. h gp. Genetic Variant in Nicotinic Receptor a4-Subunit Causes Sleep-Related Hyperkinetic Epilepsy via Increased Channel Opening // Int. J.

Mol. Sci. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2022. T. 23, № 20. C. 12124.

66. Fox J., Thodeson D.M., Dolce A.M. Nicotine: A Targeted Therapy for Epilepsy Due to nAChR Gene Variants // J. Child Neurol. 2021. T. 36, № 5. C. 371-377.

67. Ding J.B., Hu K. Cigarette Smoking and Schizophrenia: Etiology, Clinical, Pharmacological, and Treatment Implications // Schizophr. Res. Treat. 2021. T. 2021. C. 7698030.

68. D'Souza D.C. h gp. Lower P2*-Nicotinic Acetylcholine Receptor Availability in Smokers With Schizophrenia // Am. J. Psychiatry. American Psychiatric Publishing Arlington, VA, 2012.

69. Freedman R. h gp. Evidence in postmortem brain tissue for decreased numbers of hippocampal nicotinic receptors in schizophrenia // Biol. Psychiatry. Elsevier, 1995. T. 38, № 1. C. 22-33.

70. File S.E., Kenny P.J., Ouagazzal A.-M. Bimodal modulation by nicotine of anxiety in the social interaction test: Role of the dorsal hippocampus // Behav. Neurosci. US: American Psychological Association, 1998. T. 112, № 6. C. 1423-1429.

71. Turner J.R., Castellano L.M., Blendy J.A. Nicotinic Partial Agonists Varenicline and Sazetidine-A Have Differential Effects on Affective Behavior // J. Pharmacol. Exp. Ther. Elsevier, 2010. T. 334, № 2. C. 665-672.

72. Mineur Y.S., Picciotto M.R. Nicotine receptors and depression: revisiting and revising the cholinergic hypothesis // Trends Pharmacol. Sci. Elsevier, 2010. T. 31, № 12. C. 580-586.

73. Rabenstein R.L., Caldarone B.J., Picciotto M.R. The nicotinic antagonist mecamylamine has antidepressant-like effects in wild-type but not 02- or a7-nicotinic acetylcholine receptor subunit knockout mice // Psychopharmacology (Berl.). 2006. T. 189, № 3. C. 395-401.

74. Roessner V. h gp. Pharmacological treatment of tic disorders and Tourette Syndrome // Neuropharmacology. 2013. T. 68. C. 143-149.

75. Xu M. h gp. Targeted ablation of cholinergic interneurons in the dorsolateral striatum produces behavioral manifestations of Tourette syndrome // Proc. Natl. Acad. Sci. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015. T. 112, № 3. C. 893-898.

76. Vasilyeva N.A. h gp. Three-finger proteins from the Ly6/uPAR family: Functional diversity within one structural motif // Biochem. Mosc. 2017. T. 82, № 13. C.1702-1715.

77. Ozhan G. h gp. Lypd6 Enhances Wnt/0-Catenin Signaling by Promoting Lrp6 Phosphorylation in Raft Plasma Membrane Domains // Dev. Cell. 2013. T. 26, № 4. C. 331-345.

78. Paramonov A.S. h gp. Structural Diversity and Dynamics of Human Three-Finger Proteins Acting on Nicotinic Acetylcholine Receptors // Int. J. Mol. Sci. 2020. T. 21, № 19.

79. Miwa J.M. h gp. lynx1, an Endogenous Toxin-like Modulator of Nicotinic Acetylcholine Receptors in the Mammalian CNS // Neuron. 1999. T. 23, № 1. C. 105-114.

80. Miwa J.M. Lynx1 prototoxins: critical accessory proteins of neuronal nicotinic acetylcholine receptors // Curr. Opin. Pharmacol. 2021. T. 56. C. 46-51.

81. Lyukmanova E.N. h gp. Secreted Isoform of Human Lynx1 (SLURP-2): Spatial Structure and Pharmacology of Interactions with Different Types of Acetylcholine Receptors: 1 // Sci. Rep. 2016. T. 6, № 1. C. 30698.

82. Sajo M., Ellis-Davies G., Morishita H. Lynx1 Limits Dendritic Spine Turnover in the Adult Visual Cortex // J. Neurosci. Off. J. Soc. Neurosci. 2016. T. 36, № 36. C. 9472-9478.

83. Miwa J.M. h gp. The prototoxin lynx1 acts on nicotinic acetylcholine receptors to balance neuronal activity and survival in vivo // Neuron. 2006. T. 51, № 5. C. 587-600.

84. Kobayashi A. h gp. Lynx1 supports neuronal health in the mouse dorsal striatum during aging: an ultrastructural investigation // J. Mol. Neurosci. MN. 2014. T. 53, № 3. C. 525-536.

85. Miwa J.M., Walz A. Enhancement in motor learning through genetic manipulation of the Lynx1 gene // PloS One. 2012. T. 7, № 11. C. e43302.

86. Dessaud E. h gp. Identification of lynx2, a novel member of the ly-6/neurotoxin superfamily, expressed in neuronal subpopulations during mouse development // Mol. Cell. Neurosci. 2006. T. 31, № 2. C. 232-242.

87. Tekinay A.B. h gp. A role for LYNX2 in anxiety-related behavior // Proc. Natl. Acad. Sci. 2009. T. 106, № 11. C. 4477-4482.

88. Wu M. h gp. Mechanisms of inhibition and potentiation of a402 nicotinic acetylcholine receptors by members of the Ly6 protein family // J. Biol. Chem. 2015. T. 290, № 40. C. 24509-24518.

89. Ono H. h gp. Prostate stem cell antigen, a presumable organ-dependent tumor suppressor gene, is down-regulated in gallbladder carcinogenesis: 1 // Genes. Chromosomes Cancer. 2012. T. 51, № 1. C. 30-41.

90. Hruska M. h gp. Prostate stem cell antigen is an endogenous lynx1-like prototoxin that antagonizes alpha7-containing nicotinic receptors and prevents programmed cell death of parasympathetic neurons // J. Neurosci. Off. J. Soc. Neurosci. 2009. T. 29, № 47. C. 14847-14854.

91. Jensen M.M. h gp. Prostate stem cell antigen interacts with nicotinic acetylcholine receptors and is affected in Alzheimer's disease // Neurobiol. Aging. 2015. T. 36, № 4. C. 1629-1638.

92. Moore M.L. h gp. Deletion of PSCA increases metastasis of TRAMP-induced prostate tumors without altering primary tumor formation: 2 // The Prostate. 2008. T. 68, № 2. C. 139-151.

93. Arredondo J., Chernyavsky A.I., Grando S.A. SLURP-1 and -2 in normal, immortalized and malignant oral keratinocytes // Life Sci. 2007. T. 80, № 2425. C. 2243-2247.

94. Arredondo J. и др. Biological Effects of SLURP-1 on Human Keratinocytes // J. Invest. Dermatol. 2005. Т. 125, № 6. С. 1236-1241.

95. Perez C., Khachemoune A. Mal de Meleda: A Focused Review // Am. J. Clin. Dermatol. 2016. Т. 17, № 1. С. 63-70.

96. Zhang Y. и др. Identification and characterization of human LYPD6, a new member of the Ly-6 superfamily // Mol. Biol. Rep. 2010. Т. 37, № 4. С. 20552062.

97. Darvas M. и др. Modulation of the Ca2+ conductance of nicotinic acetylcholine receptors by Lypd6 // Eur. Neuropsychopharmacol. 2009. Т. 19, № 9. С. 670681.

98. Ni J. и др. Cloning and characterization of a human LYPD7, a new member of the Ly-6 superfamily // Mol. Biol. Rep. 2009. Т. 36, № 4. С. 697-703.

99. Парамонов А.С. и др. Рекомбинантная продукция и исследование структуры белков человека Lypd6b и Lypd6B // Биоорганическая Химия. 2017. № 6. С. 620-630.

100.Mullegama S.V. и др. Reciprocal deletion and duplication at 2q23.1 indicates a role for MBD5 in autism spectrum disorder // Eur. J. Hum. Genet. EJHG. 2014. Т. 22, № 1. С. 57-63.

101.Demars M.P., Morishita H. Cortical parvalbumin and somatostatin GABA neurons express distinct endogenous modulators of nicotinic acetylcholine receptors // Mol. Brain. 2014. Т. 7, № 1.

102.Arvaniti M. и др. Functional interaction between Lypd6 and nicotinic acetylcholine receptors // J. Neurochem. 2016. Т. 138, № 6. С. 806-820.

103.Kulbatskii D. и др. Human Three-Finger Protein Lypd6 Is a Negative Modulator of the Cholinergic System in the Brain // Front. Cell Dev. Biol. 2021. Т. 9. С. 2593.

104.Bukhari N. и др. Unmasking Proteolytic Activity for Adult Visual Cortex Plasticity by the Removal of Lynx1 // J. Neurosci. Off. J. Soc. Neurosci. 2015. Т. 35, № 37. С. 12693-12702.

105. Thomsen M.S. и др. Expression of the Ly-6 family proteins Lynx1 and Ly6H in the rat brain is compartmentalized, cell-type specific, and developmentally regulated // Brain Struct. Funct. 2014. Т. 219, № 6. С. 1923-1934.

106.Morishita H. и др. Lynx1, a cholinergic brake, limits plasticity in adult visual cortex // Science. 2010. Т. 330, № 6008. С. 1238-1240.

107. Sadahiro M., Sajo M., Morishita H. Nicotinic regulation of experience-dependent plasticity in visual cortex // J. Physiol. Paris. 2016. Т. 110, № 1-2. С. 29-36.

108. Sturgill J.F., Isaacson J.S. Somatostatin cells regulate sensory response fidelity via subtractive inhibition in olfactory cortex // Nat. Neurosci. Nature Publishing Group, 2015. Т. 18, № 4. С. 531-535.

109.Liu J. и др. Wnt/p-catenin signalling: function, biological mechanisms, and therapeutic opportunities // Signal Transduct. Target. Ther. Nature Publishing Group, 2022. Т. 7, № 1. С. 3.

110. LRP6 is internalized by DKK1 to suppress its phosphorylation in the lipid raft and is recycled for reuse | Request PDF // ResearchGate. 2025.

111. Lyukmanova E.N. h gp. NMR Structure and Action on Nicotinic Acetylcholine Receptors of Water-soluble Domain of Human LYNX1 // J. Biol. Chem. 2011. T. 286, № 12. C. 10618-10627.

112. Lyukmanova E.N. h gp. Structural Insight into Specificity of Interactions between Nonconventional Three-finger Weak Toxin from Naja kaouthia (WTX) and Muscarinic Acetylcholine Receptors // J. Biol. Chem. 2015. T. 290, № 39. C. 23616-23630.

113. Kudryavtsev D.S. h gp. Neurotoxins from snake venoms and a-conotoxin ImI inhibit functionally active ionotropic y-aminobutyric acid (GABA) receptors // J. Biol. Chem. 2015. T. 290, № 37. C. 22747-22758.

114. Hansen S.B. h gp. Structures of Aplysia AChBP complexes with nicotinic agonists and antagonists reveal distinctive binding interfaces and conformations // EMBO J. 2005. T. 24, № 20. C. 3635-3646.

115. Zaigraev M.M. h gp. Orientational Preferences of GPI-Anchored Ly6/uPAR Proteins // Int. J. Mol. Sci. 2022. T. 24, № 1. C. 11.

116. Simonsen S.M. h gp. Alanine Scanning Mutagenesis of the Prototypic Cyclotide Reveals a Cluster of Residues Essential for Bioactivity * // J. Biol. Chem. Elsevier, 2008. T. 283, № 15. C. 9805-9813.

117. Shulepko M.A. h gp. Towards universal approach for bacterial production of three-finger Ly6/uPAR proteins: Case study of cytotoxin I from cobra N. oxiana // Protein Expr. Purif. 2017. T. 130. C. 13-20.

118. Suntsova M. h gp. Human-specific endogenous retroviral insert serves as an enhancer for the schizophrenia-linked gene PRODH // Proc. Natl. Acad. Sci. 2013. T. 110, № 48. C. 19472-19477.

119. Lyukmanova E.N. h gp. Human Secreted Ly-6/uPAR Related Protein-1 (SLURP-1) Is a Selective Allosteric Antagonist of a7 Nicotinic Acetylcholine Receptor: 2 // PLOS ONE / nog peg. Ulrich H. 2016. T. 11, № 2. C. e0149733.

120. Shirazi S.N. h gp. Glucocorticoids and the Brain: Neural Mechanisms Regulating the Stress Response // Adv. Exp. Med. Biol. 2015. T. 872. C. 235252.

121. Sousa N., Almeida O.F.X. Disconnection and reconnection: the morphological basis of (mal)adaptation to stress // Trends Neurosci. 2012. T. 35, №2 12. C. 742751.

122.Dan X. h gp. Olfactory dysfunction in aging and neurodegenerative diseases // Ageing Res. Rev. 2021. T. 70. C. 101416.

123. O'Connor R. h gp. Strain differences in behaviour and immunity in aged mice: Relevance to Autism // Behav. Brain Res. 2021. T. 399. C. 113020.

124. Chang P.-K. h gp. Dopamine D3 receptor and GSK30 signaling mediate deficits in novel object recognition memory within dopamine transporter knockdown mice // J. Biomed. Sci. 2020. T. 27. C. 16.

125.Hauser M.J., Isbrandt D., Roeper J. Disturbances of novel object exploration and recognition in a chronic ketamine mouse model of schizophrenia // Behav. Brain Res. 2017. T. 332. C. 316-326.

126. Cruz-Sanchez A. h gp. Developmental onset distinguishes three types of spontaneous recognition memory in mice // Sci. Rep. Nature Publishing Group, 2020. T. 10, № 1. C. 10612.

127. Chenani A. h gp. Repeated stress exposure leads to structural synaptic instability prior to disorganization of hippocampal coding and impairments in learning // Transl. Psychiatry. 2022. T. 12, № 1. C. 381.

128.Herms J., Dorostkar M.M. Dendritic Spine Pathology in Neurodegenerative Diseases // Annu. Rev. Pathol. 2016. T. 11. C. 221-250.

129. Ma S., Zuo Y. Synaptic modifications in learning and memory - A dendritic spine story // Semin. Cell Dev. Biol. 2022. T. 125. C. 84-90.

130.Kang L. h gp. Dendritic spine density of prefrontal layer 6 pyramidal neurons in relation to apical dendrite sculpting by nicotinic acetylcholine receptors // Front. Cell. Neurosci. 2015. T. 9. C. 398.

131.McCann R.F., Ross D.A. A Fragile Balance: Dendritic Spines, Learning, and Memory // Biol. Psychiatry. 2017. T. 82, № 2. C. e11-e13.

132. Chronic restraint stress induces anxiety-like behavior and remodeling of dendritic spines in the central nucleus of the amygdala // Behav. Brain Res. Elsevier, 2022. T. 416. C. 113523.

133.Neves G., Cooke S.F., Bliss T.V.P. Synaptic plasticity, memory and the hippocampus: a neural network approach to causality // Nat. Rev. Neurosci. Nature Publishing Group, 2008. T. 9, № 1. C. 65-75.

134.Aguilar-Hernandez L. h gp. Memory and dendritic spines loss, and dynamic dendritic spines changes are age-dependent in the rat // J. Chem. Neuroanat. 2020. T. 110. C. 101858.

135. Johnstone T.B. h gp. Allosteric modulation of related ligand-gated ion channels synergistically induces long-term potentiation in the hippocampus and enhances cognition // J. Pharmacol. Exp. Ther. 2011. T. 336, № 3. C. 908-915.

136.Buechler J., Salinas P.C. Deficient Wnt Signaling and Synaptic Vulnerability in Alzheimer's Disease: Emerging Roles for the LRP6 Receptor // Front. Synaptic Neurosci. 2018. T. 10. C. 38.

137.Borroni V., Barrantes F.J. Homomeric and Heteromeric a7 Nicotinic Acetylcholine Receptors in Health and Some Central Nervous System Diseases: 9 // Membranes. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2021. T. 11, № 9. C. 664.

138. Ochoa V. h gp. The prototoxin LYPD6B modulates heteromeric a304-containing nicotinic acetylcholine receptors, but not a7 homomers // FASEB J. 2016. T. 30, № 3. C. 1109-1119.

139.McGranahan T.M. h gp. a402 nicotinic acetylcholine receptors on dopaminergic neurons mediate nicotine reward and anxiety relief // J. Neurosci. Off. J. Soc. Neurosci. 2011. T. 31, № 30. C. 10891-10902.

140.Lasala M. h gp. Molecular Modulation of Human a7 Nicotinic Receptor by Amyloid-P Peptides // Front. Cell. Neurosci. 2019. T. 13. C. 37.

141. Thomsen M.S. h gp. Lynx1 and A01-42 bind competitively to multiple nicotinic acetylcholine receptor subtypes // Neurobiol. Aging. 2016. T. 46. C. 13-21.

142.Bychkov M.L. h gp. Accumulation of P-amyloid leads to a decrease in Lynx1 and Lypd6b expression in the hippocampus and increased expression of pro-inflammatory cytokines in the hippocampus and blood serum // Dokl Biochem Biophys. 2023. T. 511. C. 26-31.

143. Jacobs H.I.L. h gp. The cerebellum in Alzheimer's disease: evaluating its role in cognitive decline // Brain. 2018. T. 141, № 1. C. 37-47.

144.Raivich G., Behrens A. Role of the AP-1 transcription factor c-Jun in developing, adult and injured brain // Prog. Neurobiol. 2006. T. 78, № 6. C. 347-363.

145.Li D. h gp. Neurochemical regulation of the expression and function of glial fibrillary acidic protein in astrocytes // Glia. 2020. T. 68, № 5. C. 878-897.