Although tyrosine kinase inhibitors have brought significant success in the treatment of chronic myelogenous leukemia, the search for novel molecular targets for the treatment of this disease remains relevant. Earlier, expression of acid-sensing ion channels, ASIC1a, was demonstrated in the chronic myelogenous leukemia K562 cells. Three-finger toxins from the black mamba (Dendroaspis polylepis) venom, mambalgins, have been shown to efficiently inhibit homo- and heteromeric channels containing the ASIC1a subunit; however, their use as possible antitumor agents had not been examined. In this work, using the patch-clamp technique, we detected, for the first time, an activation of ASIC1a channels in the leukemia K562 cells in response to an extracellular pH decrease. Recombinant mambalgin-2 was shown to inhibit ASIC1a activity and suppress the proliferation of the K562 cells with a half-maximal effective concentration (EC50) ~ 0.2 μM. Maximum mambalgin-2 inhibitory effect is achieved after 72 h of incubation with cells and when the pH of the cell medium reaches ~ 6.6. In the K562 cells, mambalgin-2 caused arrest of the cell cycle in the G1 phase and reduced the phosphorylation of G1 cell cycle phase regulators: cyclin D1 and cyclin-dependent kinase CDK4, without affecting the activity of CDK6 kinase. Thus, recombinant mambalgin-2 can be considered a prototype of a new type of drugs for the treatment of chronic myelogenous leukemia.
Применение ингибиторов тирозинкиназ позволило добиться существенного успеха в терапии хронической миелогенной лейкемии, однако поиск новых мишеней для терапии этого заболевания по-прежнему остается актуальной задачей. Известно, что в линии клеток К562 хронической миелогенной лейкемии человека экспрессируются протон-управляемые ионные каналы ASIC1, которые являются молекулярной мишенью трехпетельных токсинов из яда черной мамбы (Dendroaspis polylepis) – мамбалгинов. Мамбалгины эффективно ингибируют гомо- и гетеромерные рецепторы, содержащие субъединицу ASIC1a, однако возможность их использования в качестве противоопухолевых агентов ранее не исследовалась. С помощью метода патч-кламп нами впервые обнаружена активация протон-управляемых ионных каналов ASIC1a в клетках К562 в ответ на снижение внеклеточного рН. Показано, что рекомбинантный мамбалгин-2 ингибирует активность ASIC1a и тормозит пролиферацию клеток К562 с полумаксимальной эффективной концентрацией ЕС50 ~ 0.2 мкМ. Максимальный ингибирующий эффект мамбалгина-2 достигается после 72-часовой инкубации с клетками и при достижении рН клеточной среды ~ 6.6. В клетках К562 мамбалгин-2 вызывает арест клеточного цикла в фазе G1 и снижает фосфорилирование регуляторов фазы G1 клеточного цикла – циклина D1 и циклинзависимой киназы CDK4, не влияя на активацию киназы CDK6. Полученные результаты свидетельствуют о возможности создания на основе мамбалгина-2 новых противолейкозных препаратов.