🧬 Пептиды. Хроники открытий: KPV

Часть 1

Иногда молекулы с совершенно разными эффектами оказываются гораздо ближе друг к другу, чем кажется на первый взгляд.

KPV, Melanotan, PT-141 и setmelanotide сегодня решают совершенно разные задачи — но все они выросли из одной и той же молекулярной основы: α-MSH.

α-MSH, или α-меланоцитстимулирующий гормон, — пептид, состоящий всего из 13 аминокислот.

Он относится к семейству меланокортинов и образуется в результате сложного процессинга проопиомеланокортина — POMC, крупного белка-предшественника, из которого организм получает сразу несколько биологически активных пептидов, включая ACTH и меланокортины.

Связь между ними настолько тесная, что вся последовательность α-MSH фактически содержится в первых 13 аминокислотах ACTH.

Исторически α-MSH изучали прежде всего из-за его способности стимулировать образование меланина — собственно, отсюда и название «меланоцитстимулирующий гормон».

Но довольно быстро выяснилось, что пигментация — лишь небольшая часть возможностей меланокортиновой системы.

Сегодня известно пять меланокортиновых рецепторов — MC1R–MC5R. Разные представители этой системы участвуют в регуляции пигментации, аппетита и энергетического обмена, сексуального поведения, стероидогенеза и иммунных реакций.

И вот здесь возник очень интересный научный вопрос.
Как пептид длиной всего 13 аминокислот способен запускать настолько разные биологические эффекты?
Исследователи начали изучать отдельные участки α-MSH и синтезировать его укороченные аналоги.

Такой подход позволяет буквально разбирать пептид как конструктор: убрать несколько аминокислот, проверить активность и посмотреть, что именно изменилось.

Причём C-конец α-MSH привлёк внимание довольно рано. Ещё в 1976 году Alex Eberle и Robert Schwyzer исследовали 24 синтетических аналога α-MSH, пытаясь определить значение отдельных участков молекулы для её биологической активности.

Но настоящий поворот в истории будущего KPV произошёл несколько лет спустя — и был связан уже совсем не с пигментацией.
James Lipton и его коллеги изучали влияние α-MSH на температуру тела.

К тому времени было обнаружено, что α-MSH обладает выраженным антипиретическим действием: введение очень небольших доз пептида уменьшало лихорадку, вызванную пирогенами, не снижая при этом нормальную температуру тела.

Но исследователей заинтересовало другое.

Какая часть молекулы отвечает за этот эффект?

Когда из α-MSH убрали три последние аминокислоты, способность снижать лихорадку практически исчезла.
Этими тремя аминокислотами были:
Lys–Pro–Val.
KPV.

Тогда возник очевидный следующий вопрос: а что произойдёт, если ввести только их?

В 1984 году исследователи из University of Texas Health Science Center at Dallas — David Richards и James Lipton — решили проверить KPV отдельно.
Кроликам вызывали лихорадку с помощью лейкоцитарного пирогена, а затем вводили трипептид.

Температура снижалась.
Так выяснилось, что три последние аминокислоты α-MSH сами по себе обладают биологической активностью.
И это стало началом уже отдельной истории KPV.

А способность снижать лихорадку оказалась только первым эффектом KPV, который удалось обнаружить.

🧬 Пептиды. Хроники открытий: KPV

Часть 2

Вернёмся в 1984 год.
Именно там мы оставили Дэвида Ричардса и Джеймса Липтона из Медицинского центра Техасского университета в Далласе — сразу после того, как они обнаружили, что три последние аминокислоты α-MSH, Lys–Pro–Val, сами по себе способны снижать экспериментальную лихорадку.

Это открытие хорошо показало одну важную особенность пептидной биологии.
Пептид можно представить как короткий текст, написанный аминокислотами. Внутри одной молекулы могут быть отдельные функциональные «фразы» — участки, которые взаимодействуют с разными мишенями и отвечают за разные эффекты.

Поэтому протеолиз не всегда превращает пептид в бесполезные обломки. Иногда из большого текста вырезают несколько слов — а они оказываются законченной мыслью.
KPV стал очень красивым примером именно такого случая.

Для Джеймса Липтона эта находка была вполне закономерным продолжением работы. Он много лет занимался терморегуляцией и механизмами лихорадки. И после того, как KPV показал антипиретический эффект, возник следующий вопрос:
а влияет ли он на само воспаление?

В 1989 году Мэри Хилтц и Джеймс Липтон из Юго-Западного медицинского центра Техасского университета решили проверить KPV уже на модели местного воспаления.
Для эксперимента снова понадобились несчастные мыши.

На ушную раковину животным наносили пикрилхлорид — химический раздражитель, вызывающий выраженное местное воспаление и отёк.
После введения KPV отёк уменьшался.
Причём эффект был дозозависимым: чем выше доза трипептида, тем слабее развивалась воспалительная реакция.

То есть KPV уже не просто снижал температуру. Он уменьшал само местное воспаление.

В следующие годы трипептид продолжили проверять на других моделях острого воспаления и контактной гиперчувствительности.

Лабораторным мышам от этого легче не стало, зато результат воспроизводился.
Тогда исследователи пошли глубже — к медиаторам воспаления.
Одни из главных участников этого процесса — провоспалительные цитокины, в частности IL-1β, IL-6 и TNF-α.

Условно это система срочных сообщений:
«Есть повреждение».
«Усиливаем воспаление».
«Привлекаем иммунные клетки».
«Запускаем системный ответ».

И оказалось, что KPV способен приглушать часть этого «общего чата».
В экспериментальных моделях он уменьшал воспалительные реакции, вызванные провоспалительными цитокинами; особенно отчётливо эффект прослеживался в отношении IL-1β.

А в 1998 году исследователи перешли уже к человеческим клеткам.
Образцы цельной крови пациентов с ВИЧ-инфекцией стимулировали бактериальным липополисахаридом — LPS, мощным активатором врождённого иммунного ответа.
В ответ клетки увеличивали продукцию IL-1 и TNF-α.
При добавлении KPV их продукция снижалась.

Важно: это был эксперимент ex vivo — с клетками вне организма, а не лечение пациентов.

К этому моменту случайностью происходящее назвать было уже сложно.
KPV снижал лихорадку, уменьшал местное воспаление и подавлял продукцию провоспалительных цитокинов.

Оставалось понять главное:
за счёт какого механизма KPV подавляет воспаление?
Самая очевидная версия напрашивалась сама собой.

KPV — фрагмент α-MSH.
α-MSH реализует свои эффекты через меланокортиновые рецепторы.

Логично было предположить, что KPV работает так же.
Но когда эту гипотезу решили проверить, всё оказалось совсем не так просто.

Ссылка на часть 1

😱 На днях наше сообщество содрогнулось при виде закристаллизовавшегося NAD⁺

Поэтому мы решили посвятить этому явлению отдельный пост и объяснить, почему так происходит.

Причина – высокая концентрация NAD⁺ в растворе и особенности его растворимости.

При охлаждении растворимость NAD⁺ снижается, и часть вещества может переходить из растворённого состояния в кристаллическое.

Чем выше концентрация раствора, тем легче запускается этот процесс.

Молекулы NAD⁺ начинают взаимодействовать друг с другом и формировать упорядоченную кристаллическую структуру.

Выглядит пугающе, но сама молекула при этом не разрушается: меняется её физическое состояние.

То есть:

кристаллизация ≠ деградация.

Что делать?

Греть феном, класть на батарею, опускать в горячую воду и тем более устраивать NAD⁺ микроволновую терапию не нужно 😄

Всё очень просто: нужно согреть ручку в руках.

По мере повышения температуры растворимость NAD⁺ увеличивается, и кристаллы постепенно снова переходят в раствор.

Можно аккуратно покатать ручку между ладонями до полного растворения кристаллов.

После того как кристаллы полностью растворились и раствор снова стал однородным, ручку можно использовать как обычно, а затем вернуть в холодильник.

✨ И небольшой бонус для эстетов: после каждого охлаждения NAD⁺ формирует новый кристаллический узор – так что любоваться можно ежедневно.

👨‍🔬 Второй день мастер-класса по пептидной биорегуляции в Москве – продолжаем погружаться в практику вместе с нашими экспертами.

Если вы ещё не были с нами – присоединяйтесь 7-8 ноября.
Занимайте места, будем рады видеть вас в следующей группе!
@psa_education
+7 (862) 230 54 01

Как работает KPV: механизм противовоспалительного действия

Во второй части мы дошли до главного вопроса: за счёт какого механизма KPV подавляет воспаление?

KPV — фрагмент α-MSH, а α-MSH реализует многие свои эффекты через меланокортиновые рецепторы. Поэтому логично было предположить, что трипептид работает так же.
Но при проверке эта гипотеза начала рассыпаться

В 2003 году KPV исследовали на модели острого перитонита. Даже при блокировании меланокортиновых рецепторов он продолжал уменьшать поступление нейтрофилов в очаг воспаления.

Значит, противовоспалительное действие KPV, по крайней мере в этой модели, могло реализовываться и без привычного для α-MSH рецепторного пути.
И тогда появилась другая гипотеза.

KPV состоит всего из трёх аминокислот. А в кишечном эпителии работает PepT1 — транспортер, который переносит ди- и трипептиды через клеточную мембрану.

Возник вполне логичный вопрос:

А не использует ли KPV этот транспортер, чтобы попасть внутрь клетки?

В 2008 году исследователи показали, что да.
PepT1 переносил KPV внутрь кишечных эпителиальных и иммунных клеток, где трипептид снижал активацию NF-κB и MAPK-сигналинга и секрецию провоспалительных цитокинов.
И здесь обнаружилась ещё одна интересная деталь.
В нормальном эпителии толстой кишки PepT1 экспрессируется слабо, но при воспалении его экспрессия повышается.

На мышиных моделях колита пероральный KPV действительно уменьшал воспаление и снижал экспрессию провоспалительных цитокинов.
Но и этим возможности трёх аминокислот не ограничились.
У KPV обнаружили прямую антимикробную активность: он подавлял образование колоний Staphylococcus aureus, а в отношении Candida albicans снижал жизнеспособность клеток и образование герминативных трубок.

Получается интересная комбинация: с одной стороны — подавление избыточного воспалительного ответа, с другой — прямое действие на некоторые микроорганизмы.

Всего три аминокислоты — а потенциал оказался удивительно большим.

Сегодня KPV можно встретить в инъекционной, пероральной и интраназальной формах. Для пептидов такая вариативность встречается крайне редко.

Особенно интересен пероральный путь — как раз благодаря способности KPV использовать кишечный пептидный транспортер.
Сегодня основные направления его изучения — воспалительные заболевания кишечника, воспаление кожи и слизистых, антимикробные эффекты и новые системы доставки.
Большинство данных пока получено в доклинических моделях, но направлений для дальнейшего изучения у Lys–Pro–Val уже немало.
Неплохо для трёх аминокислот.

Ссылки на часть 1 и часть 2