Сотрудники ИБХ РАН создали базу данных пептидных токсинов из яда скорпионов — Kalium. Она поможет ученым систематизировать информацию о молекулах, блокирующих калиевые каналы. Кроме того, подобная база данных станет полезным инструментом для дальнейшего изучения самих каналов, которые сегодня считаются фармакологической мишенью при некоторых аутоиммунных, онкологических и нейродегенеративных заболеваниях. Результаты работы опубликованы в журнале Database: The Journal of Biological Databases and Curation.

«Представьте, что вы изучаете какого-либо скорпиона и вам необходимо узнать, что известно о молекулярном разнообразии блокаторов калиевых каналов, входящих в состав яда. Вы заходите в базу данных Kalium и находите все известные в настоящее время пептидные молекулы этого животного, действующие на калиевые каналы. База данных хорошо подходит как для фундаментальных исследований, так и для практических задач, например, при создании лекарственных препаратов», — объясняет Алексей Кузьменков, сотрудник группы молекулярных инструментов для нейробиологии ИБХ РАН, первый автор статьи.

База данных Kalium — набор информации о пептидных токсинах, действующих на калиевые каналы и выделенных из яда скорпионов, а это половина всех известных пептидных блокаторов этих каналов. Попадая в организм, они избирательно воздействуют на определенные ионные каналы — мембранные белки, которые играют ведущую роль в передаче сигналов в нервной системе. Нарушение работы этих белков приводит к различным заболеваниям, поэтому они считаются важными фармакологическими мишенями.

Поскольку калиевые каналы являются самым представленным суперсемейством ионных каналов, систематизация актуальной информации о молекулах, действующих на них, предтавляет собой интересную и актуальную задачу современной биоорганической химии и фармакологии.

«В 80-е годы ученые знали всего пять-десять пептидных молекул, действующих на ту или иную мишень, поэтому потребности в подобных базах данных не было», — рассказывает Алексей. — «Затем стали интенсивно развиваться транскриптомные методы анализа, которые позволили предсказывать первичные структуры пептидных токсинов на основании нуклеотидных последовательностей. Количество информации резко увеличилось, и с какого-то момента возник хаос в классификации, поскольку некоторые молекулы с одинаковыми параметрами стали классифицироваться по-разному. Стало непонятно, где реальные пептиды, а где предполагаемые, какие пептиды охарактеризованы полностью, а какие частично и т.д. Наша работа этот хаос устраняет».

В настоящее время база данных Kalium содержит 174 токсина, существование которых подтверждено на уровне белка, то есть они были выделены непосредственно из животных или получены генно-инженерным способом. Алексей с коллегами собирали информацию из разных баз данных и научных публикаций. В отличие от базы белковых последовательностей Uniprot, в Kalium собраны сведения только о реально существующих молекулах, а также рассчитана молекулярная масса с учетом замыкания дисульфидных связей и приведен эффект на молекулярную мишень (конкретные изоформы калиевых каналов). Из Kalium легко можно перейти в другие базы данных, такие как NCBI Taxonomy Browser, Uniprot и базу данных пространственных структур PDB.

В ближайшее время исследователи планируют дополнить Kalium пептидами, выделенными из других животных: пауков, конусов (хищных моллюсков), анемон (коралловых полипов), пчел и змей. Таким образом, Kalium охватит обширную группу молекул, действующих на ионные каналы: пептидные блокаторы калиевых каналов.