Chronic pain is a major health issu

Chronic pain is a major health issue worldwide that affects ∼15% of the adult population (Gaskin and Richard, 2012). The annual economic burden of chronic pain in the United States is ∼$600 billion, which exceeds the combined economic cost of cancer, diabetes and stroke (Gaskin and Richard, 2012). There is an unmet clinical need for more effective analgesics to treat chronic pain as most currently available drugs have limited efficacy and dose-limiting side effects.

Voltage-gated sodium (NaV) channels are transmembrane proteins that regulate the electrical properties of cells. There are nine mammalian subtypes denoted NaV1.1–NaV1.9 (Catterall et al., 2005). Several remarkable genetic studies led to the emergence of human NaV1.7 (hNaV1.7) as an analgesic target. Gain-of-function mutations in the SNC9A gene encoding hNaV1.7 cause painful inherited neuropathies (Yang et al., 2004; Fertleman et al., 2006; Estacion et al., 2008; Cheng et al., 2011; Theile et al., 2011), whereas loss-of-function mutations result in congenital indifference to all forms of pain (Cox et al., 2006). Moreover, single nucleotide polymorphisms in SCN9A are associated with differences in pain sensitivity (Reimann et al., 2010; Duan et al., 2013; Reeder et al., 2013). Thus, the combined genetic data suggest that subtype-selective inhibitors of hNaV1.7 are likely to be useful analgesics for treating a broad range of pain conditions (King and Vetter, 2014).

Spider venoms are a rich source of peptidic NaV channel modulators (Herzig et al., 2011; Gilchrist et al., 2014), which are classified into 12 families of NaV channel toxins (NaSpTxs) based upon their primary structure and disulfide framework (Klint et al., 2012). Most NaSpTxs are gating modifiers that perturb channel function by stabilizing one or more voltage sensors in a particular state (Gilchrist et al., 2014). Since the voltage sensors are less conserved than the pore region of NaV channels, these toxins have the potential to selectively modulate particular NaV channel subtypes.

Spiders are the most successful group of venomous animals, with >45 000 extant species. Their venoms contain hundreds to thousands of peptides (Escoubas et al., 2006), with even a conservative estimate of 200 peptides per venom, leading to a total of 9 million spider-venom peptides. Thus far, only ∼0.01% of this vast pharmacological landscape has been explored, providing massive scope for discovery of novel NaV channel modulators from these arachnids. Here, we describe a high-throughput pipeline for the discovery and characterization of hNaV1.7 modulators from spider venoms. We report seven novel peptides from NaSpTx family 1 (NaSpTx-F1) discovered using this approach, and use one of these peptides to exemplify high-throughput methods we developed for determining their structure and NaV channel binding site. We anticipate that development of detailed structure–function relationships for members of NaSpTx-F1, including the seven peptides described here, will facilitate the engineering of selective inhibitors of hNaV1.7 that might be useful analgesics.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

อาการปวดเรื้อรังเป็นสุขภาพที่สำคัญปัญหาทั่วโลกที่มีผลต่อ ∼15% ของประชากรผู้ใหญ่ (Gaskin และริชาร์ด 2012) ภาระทางเศรษฐกิจประจำปีอาการปวดเรื้อรังในสหรัฐเป็นเดือน 600 พันล้านดอลลาร์ ซึ่งเกินกว่าต้นทุนรวมทางเศรษฐกิจของโรคมะเร็ง โรคเบาหวาน และโรคหลอดเลือดสมอง (Gaskin และริชาร์ด 2012) มีความต้องการทางคลินิก unmet สำหรับยาแก้ปวดที่มีประสิทธิภาพในการรักษาอาการปวดเรื้อรังเป็นยาเสพติดในปัจจุบันส่วนใหญ่มีจำกัดประสิทธิภาพและผลข้างเคียงยาจำกัดช่องแรงดันโซเดียม (NaV) เป็นโปรตีนรนที่ควบคุมคุณสมบัติทางไฟฟ้าของเซลล์ มีเก้าชนิดย่อยที่เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถบุ NaV1.1 – NaV1.9 (Catterall et al. 2005) ศึกษาทางพันธุกรรมที่โดดเด่นหลายที่นำไปสู่การเกิดขึ้นของมนุษย์ NaV1.7 (hNaV1.7) เป็นเป้าหมายยาแก้ปวด กำไรของฟังก์ชันการกลายพันธุ์ในยีน SNC9A ที่ hNaV1.7 การเข้ารหัสทำให้เจ็บปวด neuropathies สืบทอด (Yang et al. 2004 Fertleman et al. 2006 ท่อง et al. 2008 Cheng et al. 2011 Theile et al. 2011), ในขณะที่การสูญเสียของฟังก์ชันกลายพันธุ์ส่งผลความไม่แยแสแต่กำเนิดทุกรูปแบบของความเจ็บปวด (Cox et al. 2006) นอกจากนี้ เดี่ยวใน SCN9A มีความเกี่ยวข้องกับความแตกต่างในไวความเจ็บปวด (Reimann et al. 2010 ด้วน et al. 2013 Reeder et al. 2013) ดังนั้น ข้อมูลทางพันธุกรรมที่รวมแนะนำว่า การยับยั้งแบบเลือกชนิดย่อยของ hNaV1.7 จะมียาแก้ปวดเป็นประโยชน์สำหรับการรักษาหลากหลายเงื่อนไขความเจ็บปวด (คิงและ Vetter, 2014)แมงมุมพิษของแมลงเป็นแหล่งอุดมไปด้วยของ NaV peptidic ช่องข้อ (Herzig et al. 2011 Gilchrist et al. 2014), ซึ่งจะแบ่งเป็น 12 ครอบครัวของนำทางช่องสารพิษ (NaSpTxs) ตามการหลักโครงสร้างและซัลไฟด์กรอบ (Klint et al. 2012) NaSpTxs ส่วนใหญ่มี gating วิเศษณ์ที่ perturb ฟังก์ชันช่อง โดยเสถียรภาพเซ็นเซอร์แรงดันในสภาวะใดสภาวะหนึ่ง (Gilchrist et al. 2014) ตั้งแต่เซ็นเซอร์แรงดันมีภัตน้อยกว่าช่องนำทางแคว้นรูขุมขน สารพิษเหล่านี้มีโอกาสที่จะเลือกปรับเฉพาะนำทางช่องชนิดย่อยแมงมุมเป็นกลุ่มของสัตว์มีพิษ ประสบความสำเร็จกับ > สายพันธุ์ 45 000 ที่ยังหลงเหลืออยู่ พิษของแมลงประกอบด้วยหลายร้อยหลายพันของเปปไทด์ (Escoubas et al. 2006), มีแม้ประเมินแบบอนุรักษ์นิยมของเปปไทด์ 200 ต่อพิษ นำไปทั้งหมด 9 ล้านพิษแมงมุมเปปไทด์ ป่านนี้ เพียง ∼0.01% ของภูมิทัศน์ทางเภสัชวิทยานี้ใหญ่ได้รับการสำรวจ การให้บริการขอบเขตขนาดใหญ่สำหรับนวนิยาย NaV ช่องข้อค้นพบจาก arachnids ไว้เหล่านี้ ที่นี่ เราอธิบายไปป์ไลน์ความเร็วสูงสำหรับการค้นหาและจำแนกลักษณะของข้อ hNaV1.7 จากแมงมุมพิษของแมลง เรารายงานเจ็ดนวนิยายเปปไทด์จากครอบครัว NaSpTx 1 (NaSpTx-F1) ค้นพบโดยใช้วิธีการนี้ และใช้เปปไทด์เหล่านี้อย่างใดอย่างหนึ่งเพื่อขยายวิธีเร็วเราพัฒนาสำหรับการกำหนดโครงสร้างและนำทางช่องรวมไซต์ เราคาดหวังว่า จะอำนวยความสะดวกการพัฒนาความสัมพันธ์รายละเอียดโครงสร้าง – ฟังก์ชันสมาชิกของ NaSpTx-F1 รวมถึงเปปไทด์เจ็ดที่อธิบายไว้ที่นี่ วิศวกรรมของ selective inhibitors ของ hNaV1.7 ที่อาจเป็นประโยชน์ยาแก้ปวด

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

อาการปวดเรื้อรังเป็นปัญหาสุขภาพที่สำคัญทั่วโลกที่มีผลต่อ ~15% ของประชากรผู้ใหญ่ (Gaskin และริชาร์ด 2012) ภาระทางเศรษฐกิจประจำปีของอาการปวดเรื้อรังในประเทศสหรัฐอเมริกาเป็น ~ $ 600 พันล้านซึ่งสูงกว่าค่าใช้จ่ายทางเศรษฐกิจรวมของโรคมะเร็งโรคเบาหวานและโรคหลอดเลือดสมอง (Gaskin และริชาร์ด 2012) มีความจำเป็นกระทําทางคลินิกสำหรับยาแก้ปวดที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการรักษาอาการปวดเรื้อรังเป็นส่วนใหญ่ในขณะนี้ยาเสพติดที่มีอยู่ได้รับรู้ความสามารถที่ จำกัด และปริมาณการ จำกัด ผลข้างเคียงคือ

แรงดันไฟฟ้าในรั้วรอบขอบชิดโซเดียม (NAV) ช่องโปรตีนที่ควบคุมคุณสมบัติทางไฟฟ้าของเซลล์ มีเก้าชนิดย่อยเลี้ยงลูกด้วยนมแทน NaV1.1-NaV1.9 คือ (Catterall et al., 2005) การศึกษาหลายทางพันธุกรรมที่โดดเด่นจะนำไปสู่การเกิดขึ้นของมนุษย์ NaV1.7 (hNaV1.7) เป็นเป้าหมายยาแก้ปวดนั้น การกลายพันธุ์ของกำไรของฟังก์ชั่นใน SNC9A ยีน hNaV1 7 สาเหตุที่เจ็บปวดประสาทรับมรดก (Yang et al, 2004;. Fertleman et al, 2006;. Estacion et al, 2008;. เฉิง et al, 2011;. Theile et al, 2011.) ในขณะที่การสูญเสียของฟังก์ชั่นการกลายพันธุ์ที่ทำให้เกิด ในไม่แยแส แต่กำเนิดกับทุกรูปแบบของความเจ็บปวด (Cox et al., 2006) นอกจากนี้ยังมีหลากหลายเดี่ยวเบื่อหน่ายใน SCN9A มีความเกี่ยวข้องกับความแตกต่างในความไวความเจ็บปวด (Reimann et al, 2010;. ลำดวน, et al, 2013;.. รีดเดอร์, et al, 2013) ดังนั้นข้อมูลทางพันธุกรรมร่วมกันแสดงให้เห็นว่าสารยับยั้งการย่อย-เลือกของ hNaV1.7 มีแนวโน้มที่จะใช้ยาแก้ปวดที่มีประโยชน์สำหรับการรักษาความหลากหลายของเงื่อนไขความเจ็บปวด (พระมหากษัตริย์และ Vetter 2014)

พิษแมงมุมเป็นแหล่งที่อุดมไปด้วย peptidic modulators ช่อง NAV (Herzig et al, 2011;.. กิลคริสต์ et al, 2014) ซึ่งจะแบ่งออกเป็น 12 ครอบครัวของสารพิษช่อง NAV (NaSpTxs) ขึ้นอยู่กับโครงสร้างหลักของพวกเขาและกรอบการซัลไฟด์ (Klint et al., 2012) NaSpTxs ส่วนใหญ่จะ gating ปรับเปลี่ยนฟังก์ชั่นที่รบกวนช่องโดยการรักษาเสถียรภาพหนึ่งหรือมากกว่าเซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้าในรัฐโดยเฉพาะ (กิลคริสต์ et al., 2014) ตั้งแต่เซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้าที่มีการอนุรักษ์น้อยกว่าภูมิภาครูขุมขนของช่องทาง NAV สารพิษเหล่านี้มีศักยภาพที่จะเลือกปรับเฉพาะ NAV เชื้อช่อง

แมงมุมเป็นกลุ่มที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดของสัตว์มีพิษด้วย> 45 000 สายพันธุ์ที่ยังหลงเหลืออยู่ ออกฤทธิ์ของพวกเขามีหลายร้อยหลายพันเปปไทด์ (Escoubas et al., 2006) ด้วยแม้ประมาณการอนุรักษ์ของเปปไทด์ 200 ต่อพิษนำไปสู่การรวมเป็น 9 ล้านเปปไทด์แมงมุมพิษ ป่านนี้เพียง ~0.01% ของภูมิทัศน์ทางเภสัชวิทยาที่กว้างใหญ่นี้ได้รับการสำรวจ ให้ขอบเขตขนาดใหญ่สำหรับการค้นพบของนวนิยาย modulators ช่อง NAV จาก arachnids เหล่านี้ ที่นี่เราจะอธิบายท่อสูงผ่านสำหรับการค้นพบและลักษณะของ modulators hNaV1.7 จากพิษแมงมุม เรารายงานเจ็ดเปปไทด์จากนวนิยาย NaSpTx ครอบครัว 1 (NaSpTx-F1) ค้นพบโดยใช้วิธีการนี้และใช้อย่างใดอย่างหนึ่งของเปปไทด์เหล่านี้เพื่อเป็นตัวอย่างวิธีสูง throughput เราพัฒนาสำหรับการกำหนดโครงสร้างของพวกเขาและช่อง NAV ผูกพันเว็บไซต์ เราคาดหวังการพัฒนาของความสัมพันธ์ของโครงสร้างและหน้าที่รายละเอียดสำหรับสมาชิกของ NaSpTx-F1 รวมทั้งเปปไทด์เจ็ดอธิบายที่นี่ที่จะอำนวยความสะดวกทางวิศวกรรมของสารยับยั้งการเลือกของ hNaV1.7 ที่อาจจะมียาแก้ปวดที่มีประโยชน์ เราจะอธิบายท่อสูงผ่านสำหรับการค้นพบและลักษณะของ modulators hNaV1.7 จากพิษแมงมุม เรารายงานเจ็ดเปปไทด์จากนวนิยาย NaSpTx ครอบครัว 1 (NaSpTx-F1) ค้นพบโดยใช้วิธีการนี้และใช้อย่างใดอย่างหนึ่งของเปปไทด์เหล่านี้เพื่อเป็นตัวอย่างวิธีสูง throughput เราพัฒนาสำหรับการกำหนดโครงสร้างของพวกเขาและช่อง NAV ผูกพันเว็บไซต์ เราคาดหวังการพัฒนาของความสัมพันธ์ของโครงสร้างและหน้าที่รายละเอียดสำหรับสมาชิกของ NaSpTx-F1 รวมทั้งเปปไทด์เจ็ดอธิบายที่นี่ที่จะอำนวยความสะดวกทางวิศวกรรมของสารยับยั้งการเลือกของ hNaV1.7 ที่อาจจะมียาแก้ปวดที่มีประโยชน์ เราจะอธิบายท่อสูงผ่านสำหรับการค้นพบและลักษณะของ modulators hNaV1.7 จากพิษแมงมุม เรารายงานเจ็ดเปปไทด์จากนวนิยาย NaSpTx ครอบครัว 1 (NaSpTx-F1) ค้นพบโดยใช้วิธีการนี้และใช้อย่างใดอย่างหนึ่งของเปปไทด์เหล่านี้เพื่อเป็นตัวอย่างวิธีสูง throughput เราพัฒนาสำหรับการกำหนดโครงสร้างของพวกเขาและช่อง NAV ผูกพันเว็บไซต์ เราคาดหวังการพัฒนาของความสัมพันธ์ของโครงสร้างและหน้าที่รายละเอียดสำหรับสมาชิกของ NaSpTx-F1 รวมทั้งเปปไทด์เจ็ดอธิบายที่นี่ที่จะอำนวยความสะดวกทางวิศวกรรมของสารยับยั้งการเลือกของ hNaV1.7 ที่อาจจะมียาแก้ปวดที่มีประโยชน์ และใช้อย่างใดอย่างหนึ่งของเปปไทด์เหล่านี้เพื่อเป็นตัวอย่างวิธีสูง throughput เราพัฒนาสำหรับการกำหนดโครงสร้างของพวกเขาและช่อง NAV ผูกพันเว็บไซต์ เราคาดหวังการพัฒนาของความสัมพันธ์ของโครงสร้างและหน้าที่รายละเอียดสำหรับสมาชิกของ NaSpTx-F1 รวมทั้งเปปไทด์เจ็ดอธิบายที่นี่ที่จะอำนวยความสะดวกทางวิศวกรรมของสารยับยั้งการเลือกของ hNaV1.7 ที่อาจจะมียาแก้ปวดที่มีประโยชน์ และใช้อย่างใดอย่างหนึ่งของเปปไทด์เหล่านี้เพื่อเป็นตัวอย่างวิธีสูง throughput เราพัฒนาสำหรับการกำหนดโครงสร้างของพวกเขาและช่อง NAV ผูกพันเว็บไซต์ เราคาดหวังการพัฒนาของความสัมพันธ์ของโครงสร้างและหน้าที่รายละเอียดสำหรับสมาชิกของ NaSpTx-F1 รวมทั้งเปปไทด์เจ็ดอธิบายที่นี่ที่จะอำนวยความสะดวกทางวิศวกรรมของสารยับยั้งการเลือกของ hNaV1.7 ที่อาจจะมียาแก้ปวดที่มีประโยชน์