Нарушения кальциевой сигнализации в пациент-специфичных клеточных моделях полиглутаминовых нейродегенеративных заболеваний тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Грехнёв Дмитрий Александрович

• Грехнёв Дмитрий Александрович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Грехнёв Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Полиглутаминовые заболевания

1.1.1. Полиглутаминовый тракт: структура и физико-химические свойства

1.1.2. Белки с полиглутаминовым трактом

1.1.2.1. Хантингтин и болезнь Хантингтона

1.1.2.2. ТВР и Спиноцеребеллярная атаксия 17 типа

1.1.2.3. АТХШ и Спиноцеребеллярная атаксия 1 типа

1.1.3. Коррекция патологических изменений при нейродегенеративных заболеваниях

1.2. Кальциевая сигнализация

1.2.1 Ионные каналы плазматической мембраны

1.2.1.1. Лиганд-управляемые кальциевые каналы

1.2.1.2. Потенциал-управляемые кальциевые каналы

1.2.1.3. Депо-управляемые кальциевые каналы

1.2.2. Поддержание низкой концентрации свободных ионов кальция в цитозоле

1.2.3. Кальциевая сигнализация при нейродегенеративных патологиях

1.2.3.1. Нарушения кальциевой сигнализации при болезни Хантингтона

1.2.3.2. Нарушения кальциевой сигнализации при спиноцеребеллярных атаксиях

1.2.4. Нейрон-специфичные нарушения кальциевой сигнализации

1.2.5. Кальциевая сигнализация - мишень для терапии нейродегенеративных заболеваний

1.3. Моделирование нейродегенеративных заболеваний

1.3.1. Животные и клеточные модели

1.3.2. Пациент-специфичные клеточные модели

1.3.2.1. Технологии клеточного репрограммирования

1.3.2.2. Направленная дифференцировка ИПСК в нейрональном направлении

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Характеристика пациентов

2.2. Линии ИПСК и условия их культивирования

2.3. Дифференцировка ИПСК в ГАМКергические нейроны стриатума

2.4. Дифференцировка ИПСК в дофаминергические нейроны черной субстанции

2.5. Иммортализованные клеточные линии и условия их культивирования

2.6. Иммуноцитохимический анализ экспрессии нейрональных маркеров

2.7. Электрофизиологические исследования

2.8. Флуоресцентный кальциевый имиджинг

2.9. Электрофоретическое разделение белков по методу Лэммли

2.10. Иммуноблоттинг

2.11. Получение лентивирусных частиц

2.12. Подавление экспрессии генов-мишеней

2.13. Статистический анализ результатов

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Получение пациент-специфичных моделей

3.2. Нарушения кальциевой сигнализации в пациент-специфичных моделях болезни Хантингтона

3.3. Выраженность нарушений кальциевой сигнализации от длины полиглутаминового тракта в мутантном хантингтине

3.4. 8ТГМ2 определяет увеличение депо-управляемого входа кальция в пациент-специфичных моделях болезни Хантингтона

3.5. Соединение БУР4593 снижает уровень хантингтина в пациент-специфичных моделях болезни Хантингтона

3.6. Соединение БУР4593 снижает уровень 8Т1М2 в пациент-специфичных моделях болезни Хантингтона

3.7. Нарушения кальциевой сигнализации в пациент-специфичных моделях спиноцеребеллярных атаксий 1 -го и 17-го типов

3.8. ТКРС1 определяет увеличениедепо-управляемого входа кальция в пациент-специфичных моделях спиноцеребеллярной атаксии 17-го типа

3.9. Нейрон-специфичный характер нарушений кальциевой сигнализации при болезни

Хантингтона и спиноцеребеллярной атаксии 17-го типа

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Нарушения кальциевой сигнализации в пациент-специфичных клеточных моделях полиглутаминовых нейродегенеративных заболеваний»

ВВЕДЕНИЕ Актуальность исследования

Неуклонное увеличение продолжительности жизни делает особенно острой проблему нейродегенеративных патологий, многие из которых имеют выраженный возрастной характер. Несмотря на наблюдаемый рост числа больных для подавляющего числа нейродегенеративных заболеваний существует лишь симптоматическая коррекция нарушений. Отсутствие эффективного лечения требует поиска мишеней для терапевтического воздействия. Важным этапом в исследовании нейродегенеративных заболеваний является получение адекватных моделей, хорошо воспроизводящих патологический фенотип заболеваний. Последние успехи в данном направлении связаны с развитием клеточных технологий и созданием моделей на основе клеточного материала больных, как с наследственными, так и спорадическими формами нейродегенеративыных заболеваний. Благодаря эндогенной экспрессии мутантных генов, полученные модели могут считаться наиболее приближенными к реальным физиологическим условиям. Поэтому изучение молекулярных механизмов нейродегенерации на таких моделях с высокой долей вероятности будут обладать существенной прогностической ценностью.

Зачастую нейродегенеративные патологии являются мультифакторными, а нарушения затрагивают множественные механизмы жизнеобеспечения клетки, что осложняет выявление конкретных мишеней для терапевтического воздействия. Одним из общих признаков для многих нейродегенеративных заболеваний, включая болезни Альцгеймера (БА), Паркинсона (БП), Хантингтона (БХ), является образование амилоидных агрегатов. Амилоидные агрегаты способны секвестрировать нормальные белки, приводя к утрате их функции, а также взаимодействать с различными клеточными рецепторами, ионными каналами и прочими белками, нарушая их функционирование. Поэтому предотвращение агрегации и усиление выведения амилоидогенных белков является привлекательной стратегиейдля терапии нейродегенеративных патологий. Однако, применение ряда лекарственных агентов, направленных на предотвращение накопления амилоида (таренфлурбил, семагацестат -ингибиторы у-секретазы; ланабецестат, атабецестат, веруцестат, умибецестат - ингибиторы Р-секретазы), а также моноклональных антител, связывающих амилоид, не оказывало выраженного терапевтического эффекта на пациентов, не замедляло прогрессии когнитивных нарушений, но, зачастую, имело побочные эффекты. Наличие множества возможных причин отсутствия эффективности предложенных препаратов не дает оснований полностью отвергнуть «Амилоидную гипотезу нейродегенерации», но приводит к необходимости поиска альтернативных объяснений причин массовой гибели нейронов.

Отправной точкой для постулирования «Кальциевой гипотезы нейродегенерации» послужили выраженные нарушения кальциевого гомеостаза, которые сопровождают процессы клеточного старения и вовлечены в патогенез множества нейродегенеративных патологий. В то же время, ионы кальция как вторичный посредник в различных сигнальных каскадах, участвуют в реализации разнообразных клеточных функций. Модуляторы кальциевой сигнализации могут оказывать нейропротекторный эффект на животных и клеточных моделях нейродегенеративных заболеваний и рассматриваются как возможные кандидаты для терапии нейродегенеративных расстройств. Примечательно, на сегодняшний день наиболее эффективным средством терапии БА и различного рода деменций является мемантин - негативный модулятор кальций-проводящего NMDA рецептора. Однако молекулярные механизмы аберрантной кальциевой сигнализации могут существенно отличаться при разных патологиях, что необходимо учитывать для эффективного терапевтического воздействия.

В данном исследовании мы сосредоточились на выявлении нарушений кальциевого гомеостаза в моделях трех полиглутаминовых заболеваний: БХ и спиноцеребеллярных атаксий 1-го (СЦА1) и 17-го типа (СЦА17), полученных в результате дифференцировки пациент-специфичных индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) в ГАМКергические нейроны стриатума и дофаминергические нейроны черной субстанции. Выбор типов нейронов обусловлен их высокой уязвимостью при исследуемых патологиях. Так ГАМКергические нейроны массово гибнут при БХ и СЦА17 (но не при СЦА1), в то время как, дофаминергические нейроны при изучаемых патологиях гибнут в значительно меньшей степени, что позволяет исследовать возможную нейрональную специфичность наблюдаемых нарушений кальциевой сигнализации. Выявление специфичных для определенного типа нейронов изменений кальциевого гомеостаза откроет новые перспективы для разработки систем адресной доставки лекарственных препаратов и минимизации их побочных эффектов от нецелевого воздействия на здоровые клетки. Принципиальные выводы, сделанные на базисе полученных результатов, смогут в дальнейшем быть распространены на другие нейродегенеративные патологии.

Цель: исследовать нарушения кальциевой сигнализации в пациент-специфичных клеточных моделях полиглутаминовых нейродегенеративных заболеваний.

Задачи:

• охарактеризовать депо- и потенциал-управляемые кальциевые токи в ГАМКергических шипиковых нейронах стриатума, дифференцированных из индуцированных

плюрипотентных стволовых клеток, специфичных для пациентов с болезнью Хантингтона и спиноцеребеллярными атаксиями 1-го и 17-го типов;

• определить, зависит ли выраженность нарушений кальциевой сигнализации в пациент-специфичных моделях болезни Хантингтона от длины полиглутаминового тракта мутантного хантингтина;

• выявить ключевые молекулярные детерминанты увеличенного депо-управляемого входа кальция в ГАМКергических шипиковых нейронах стриатума, дифференцированных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, специфичных для пациентов с болезнью Хантингтона и спиноцеребеллярной атаксией 17-го типа;

• оценить влияние ингибитора депо-управляемого входа кальция Б"УР4593 на уровень белков STIM и хантингтина в пациент-специфичных моделях болезни Хантингтона;

• исследовать нейрон-специфичный характер нарушений кальциевой сигнализации в пациент-специфичных моделях болезни Хантингтона и спиноцеребеллярной атаксии 17-го типа в ГАМКергических шипиковых нейронах стриатума и дофаминергических нейронах.

Положения, выносимые на защиту

• Поступление кальция через депо- и потенциал-управляемые каналы увеличено в ГАМКергических шипиковых нейронах стриатума, дифференцированных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, специфичных для пациентов с болезнью Хантингтона и спиноцеребеллярной атаксией 17-го типа.

• В дофаминергических нейронах, дифференцированных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, специфичных для пациентов с болезнью Хантингтона и спиноцеребеллярной атаксией 17-го типа, увеличен потенциал-управляемый, но не депо-управляемый вход кальция.

• Повышенный уровень белка STIM2 лежит в основе увеличения депо-управляемого входа кальция в ГАМКергических шипиковых нейронах стриатума, дифференцированных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, специфичных для пациента с ювенильной формой болезни Хантингтона.

• Производное хиназолина БУ?4593 способно нормализовать уровень белков STIM2 и хантингтина в ГАМКергических шипиковых нейронах стриатума, дифференцированных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, специфичных для пациента с ювенильной формой болезни Хантингтона.

Научная новизна работы

В последние годы применение пациент-специфичных моделей для исследования патологий человека и поиска лекарственных препаратов выходит на передний край мировой науки. В данной работе впервые в мире исследованы пациент-специфичные модели СЦА17. Впервые на пациент-специфичных моделях трех полиглутаминовых заболеваний: ювенильной формы БХ, СЦА1 и СЦА17 изучены нарушения кальциевой сигнализации. Выявлены ключевые белки, определяющие увеличение депо-управляемого входа кальция (SOCE): STIM2 при БХ и TRPC1 при СЦА17. Несмотря на клиническое сходство БХ и СЦА17, молекулярные механизмы, лежащие в основе патологической кальциевой сигнализации, для данных заболеваний различаются, что требует разработки дифференцированных подходов к коррекции наблюдаемых нарушений. Благодаря пациент-специфичным моделям впервые удалось показать, что ранее изученное нейропротекторное соединение EVP4593 нормализует уровни белков STIM2 и хантингтина, что делает данное соединение перспективным кандидатом для терапии БХ. Показано, что нарушения SOCE для БХ и СЦА17 носят избирательный характер и наблюдаются только в ГАМКергических шипиковых нейронах стриатума, массово подверженных дегенерации при данных патологиях, но не в дофаминергических нейронах, гибель которых нехарактерна для исследуемых заболеваний.

Теоретическое и практическое значение работы

Результаты, полученные в рамках данной работы, вносят существенный вклад в понимание фундаментальных механизмов нейродегенеративных процессов. По результатам работы предложены потенциальные мишени для направленного воздействия лекарств (STIM2 при БХ и TRPC1 при СЦА17), а также обладающее терапевтическим потенциалом соединение, способное корректировать наблюдаемые нарушения - EVP4593. Обнаруженная нейрональная специфичность нарушений кальциевой сигнализации, возможно, лежит в основе селективной уязвимости нейронов при различных нейродегенеративных патологиях. Данное обстоятельство может быть применено при разработке инновационных высокоспецифичных методов терапии. Также результаты могут быть включены в новые рабочие программы дисциплин биологической и медицинской направленности, используемых в образовательных модулях для обучения студентов и аспирантов вузов и научных институтов.

Личный вклад автора

Личный вклад автора заключался в разработке дизайна экспериментов, проведении экспериментальных исследований, анализе полученных результатов и подготовке публикаций по теме диссертации. Основные результаты работы получены автором лично или при его

непосредственном участии. Имена соавторов указаны в списке публикаций по теме диссертации.

Апробация работы

По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в ведущих международных журналах, а также 8 тезисов докладов на отечественных и международных конференциях.

Результаты работы обсуждались на общеинститутском и лабораторных семинарах, а также представленны в виде устных докладов на отечественных конференциях:

• Международный конгресс CRISPR-2023, Новосибирск, 2023;

• Региональная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по естественным наукам, Владивосток, 2023;

• Молодежная школа-конференция Института цитологии РАН, Санкт-Петербург, 2022, 2020;

• V Национальный Конгресс по Регенеративной медицине, Москва, 2022;

• XVII Международная научная конференция «Актуальные вопросы биологической физики и химии БФФХ-2022», Севастополь, 2022;

• Всероссийская школа-конференция «Коллекции культур клеток человека и животных: современные вызовы и сетевые решения», Санкт-Петербург, 2022;

• Конференция Российского нейрохимического общества RusNeurochem 2022, Санкт-Петербург,2022;

• XXVIII Всероссийская конференция молодых ученых с международным участием «Актуальные проблемы биомедицины - 2022», Санкт-Петербург, 2022;

• Научная конференция с международным участием «Неделя науки СПбПУ», Санкт-Петербург, 2019;

• XXXI Зимняя молодежная научная школа «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии» ИБХ РАН, Москва, 2019.

Список публикаций по теме работы

Статьи:

• VigontVAt, GrekhnevDAt, LebedevaOSt, GusevKO, VolovikovEA, SkopinAY, BogomazovaAN, ShuvalovaLD, ZubkovaOA, KhomyakovaEA, GlushankovaLN, KlyushnikovSA, IllarioshkinSN, LagarkovaMA, KaznacheyevaEV. STIM2 Mediates Excessive Store-Operated Calcium Entry in Patient-Specific iPSC-Derived Neurons Modeling a Juvenile Form of Huntington's Disease. Front Cell Dev Biol. 2021, 9:625231.

|These authors have contributed equally to this

work.https://doi.org/10.3389/fcell.2021.625231

• Grekhnev DA, Kaznacheyeva EV, Vigont VA. Patient-Specific iPSCs-Based Models of Neurodegenerative Diseases: Focus on Aberrant Calcium Signaling. Int J Mol Sci. 2022, 6;23(2):624. https://doi.org/ 10.3390/ijms23020624

• Grekhnev DA, Kruchinina AA, Vigont VA, Kaznacheyeva EV. The Mystery of EVP4593: Perspectives of the Quinazoline-Derived Compound in the Treatment of Huntington's Disease and Other Human Pathologies. Int J Mol Sci. 2022, 11;23(24):15724. https://doi.org/10.3390/ijms232415724

• Oshkolova AA, Grekhnev DA, Kruchinina AA, Belikova LD, Volovikov EA, Lebedeva OS, Bogomazova AN, Vigont VA, Lagarkova MA, Kaznacheyeva EV. Comparison of the calcium signaling alterations in GABA-ergic medium spiny neurons produced from iPSCs of different origins. Biochimie. 2023, 30:S0300-9084(23)00335-8. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2023.12.011

Тезисы:

• Dmitry Grekhnyov, Vladimir Vigont, Elena Kaznacheyeva. iPSC-Based Models of Polyglutamine Spinocerebellar Ataxias of Type 1 and 17 have Different Impairments of Calcium Signaling. Biophysicaljournal. 2021, 120(3):52a(abstract). https://doi.org/10.1016/j.bpj.2020.11.555

• Dmitry Grekhnyov, VladimirVigont, ElenaKaznacheyeva. Different Ways of Calcium Signaling Disruption in Huntington's Disease and Spinocerebellar Ataxia Type 1.Biophysical journal. 2020, 118(3), Suppl: 1, P.: 404A(abstract).https://doi.org/10.1016/j.bpj.2019.11.2293

• Dmitry Grekhnyov, Vladimir Vigont, Elena Kaznacheyeva. Potential Neuroprotective Drug EVP4593 Reduces Excessive Expression of Huntingtin in iPSC-Based Juvenile Model of Huntington's Disease. Biophysicaljournal. 2019, 116(3), Suppl: 1, P.: 239A (abstract). https://doi .org/10.1016/j.bpj.2018.11.1311

• Vigont V, Grekhnev D, Makeenok S, Klyushnikov S, Zubkova O, Volovikov E, Davidenko A, Lagarkova M, Kaznacheyeva E. Disturbances in calcium signaling in iPSCs-based models of polyglutamine neurodegenerative diseases.FEBSOpen Bio. 2019. 9, Suppl: 1, P.: 231(abstract).

• Vigont V, Grekhnev D, Kaznacheyeva E. Different types of store-operated calcium channels in patient-specific iPSCs-based model of Huntington's disease. FEBSOpenBio. 2018, 8, Suppl. 1, P. 15-014-T. P.376-377 (abstract).

• Д.А. Грехнёв, А. Ошколова, Ю.В. Новикова, А.В. Крисанова, А.А. Кручинина, Е.А. Воловиков, Л.Д. Беликова, О.С. Лебедева, Е.В. Казначеева, В.А. Вигонт. Селективное нарушение кальциевой сигнализации в разных типах нейронов пациент-специфичных моделях полиглутаминовых нейродегенеративных заболеваний. • Гены и Клетки. 2023. Т. 18. Приложение. С. 12.

• Д.А. Грехнёв, А.А. Ошколова, Е.В. Казначеева, В.А. Вигонт. Избирательная уязвимость нейронов при спиномозжечковых атаксиях 1 и 17 типов и аберрантная кальциевая сигнализация. Цитология, 2022, T. 64, № 7, стр. 700-701

• Д.А. Грехнёв, В.А. Вигонт, Е.В. Казначеева. Полиглутаминовые нейпродегенеративные заболевания: нарушение кальциевой сигнализации и селективная гибель нейронов. Гены и Клетки. 2020. Т. 15. № S3. С. 158.

Финансовая поддержка работы

• Грант РНФ № 22-14-00218 «Нарушения кальциевой сигнализации, как основа селективной уязвимости нейронов при различных нейродегенеративных патологиях» 20222024, рук. Вигонт В.А.

• Грант РНФ № 17-74-20068 «Пациент-специфичные модели полиглутаминовых нейродегенеративных заболеваний: платформа для исследования нарушений кальциевой сигнализации, поиска новых мишеней и потенциальных таргетных препаратов» 2017-2020, рук. Вигонт В.А.

• Грант Президента РФ для молодых кандидатов наук № МК-2335.2019.4 «Молекулярные детерминанты патологической кальциевой сигнализации в пациент-специфичной модели болезни Хантингтона» 2019-2020, рук. Вигонт В.А.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, материалы и методы, результаты и обсуждение, заключение, выводы и список цитируемой литературы. Работа включает 161 ссылку на первоисточники, изложена на 109 страницах, содержит 28 рисунков и 3 таблицы.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1. Полиглутаминовые заболевания

Полиглутаминовые заболевания получили свое название вследствие ассоциированности с экспансией глутамин-кодирующих кодонов (CAG) в определенных генах (Таблица 1.1). Всего известно десять различных полиглутаминовых патологий: БХ, спинобульбарная мышечная атрофия, дентаторубро-паллидолюисова атрофия и семь типов спиноцеребеллярных атаксий (1-го, 2-го, 3-го, 6-го, 7-го и 17-го типов) (Paulson, 2018), а также недавно открытая спиноцеребеллярная атаксия с мутацией в гене THAP11 (Tan et al., 2023), не имеющая на данный момент порядкового номера. Все заболевания данной группы являются наследственными.

Таблица 1.1. Полиглутаминовые заболевания

Заболевание Мутантный ген и его функция Количество CAG повторов

норма неполная пенетрантность заболевания полная пенетрантность заболевания

Болезнь Хантингтона HTT белок-скафолд 6-35 36-39 40-250

Спиноцеребелллярная атаксия 1-го типа ATXN1 транскрипционн ый фактор 6-35 36-39 >39 (без CAT) 45-81 (c CAT)

Спиноцеребелллярная атаксия 2-го типа ATXN2 метаболизм РНК 14-31 32-36 37-270

Спиноцеребелллярная атаксия 3-го типа ATXN3 деубиквитиназа 12-44 45-59 ~60-87

Спиноцеребелллярная атаксия 6-го типа CACNA1A кальциевый канал Сяу2.1 <18 - 19-33

Спиноцеребелллярная атаксия 7-го типа ATXN3 ацетилтрансфера зный комплекс 7-27 28-36 37-460

Спиноцеребелллярная атаксия 17-го типа TBP транскрипционн ый фактор 25-40 41-48 49-66

Спинобульбарная мышечная атрофия AR транскрипционн ый фактор <34 34-37 38-70

Дентаторубро-паллидолюисова атрофия ATN1 транскрипционн ый фактор 6-35 36-47 48-93

Спиноцеребеллярная атаксия THAP11 транскрипционн ый фактор 20-38 ? 45-100(c САА) 32-87 (без CAA)

Особенностью экспансии CAG кодонов при полигутаминовых заболеваниях является динамичный характер мутации. То есть, из поколения в поколение, длина полиглутаминового тракта может возрастать, что будет приводить к уменьшению возраста манифестации заболевания и усилению тяжести клинических ее проявлений (Andrew et al., 1993, Stine et al., 1993, Illarioshkin et al., 1994). Молекулярный механизм экспансии CAG повторов до конца не выяснен. Предполагается, что к проскальзыванию ДНК-полимеразы в ходе репликационных и репарационных процессов, может приводить высокая вероятность образования шпилек в области CAG повторов (Mirkin, 2007).

Основной фокус исследований сосредоточен на выявлении патологической роли мутантных белков с увеличенным полиглутаминовым трактом. Однако, также обращают на себя внимание токсические эффекты мутантной РНК, для оценки которых в патогенезе полиглутаминовых заболеваний применяется введение САА кодонов в последовательность CAG-повторов. САА кодон также как CAG кодирует глутамин, но вторичная структура мутантной РНК с введением САА в область CAG-повторов будет отличаться, поскольку CAG повторы, прерванные САА не способны образовывать шпильку. На различных моделях было показано, что прерывание CAG повторов САА проявляется в более мягком влиянии на жизнеспособность клеток и в менее выраженном патологическом фенотипе модельных животных (de Mezer et al., 2011, Martí, 2016). Хотя мутантная РНК может модифицировать патологические проявления, ключевая роль в патогенезе полиглутаминовых заболеваний принадлежит мутантным белкам.

1.1.1. Полиглутаминовый тракт: структура и физико-химические свойства

Более 150 белков человека, в особенности, транскрипционные факторы, имеют в своей структуре полиглутаминовые участки, обычно, в норме не превышающие 30-40 остатков глутамина (Таблица 1.1). Если проследить эволюционные изменения размера полиглутаминового тракта в данных белках у животных различных систематических групп, то можно выявить тенденцию увеличения полиглутаминового тракта, в особенности при переходе от приматов к человеку (Bates et al., 2015). Увеличение полиглутаминового тракта может придавать новую функциональность белкам и является адаптивным эволюционным изменением. Полиглутаминовый тракт полиморфен и имеет высокую конформационную гибкость, которая определяется фланкирующими последовательностями. Особенности композиции, окружающей полиглутаминовый тракт в разных белках, определяют пороговое патологическое число глутаминовых повторов (Feng et al., 2018, Barbosa et al., 2023). В норме полиглутаминовый тракт обеспечивает функциональные белок-белковые взаимодействия, но после достижения порогового числа глутаминовых повторов проявляется его склонность к самоагрегации и неправильному взаимодействию с белками-партнерами. Склонность к агрегации мутантых белков увеличивается с размером их полиглутаминового тракта, что коррелирует с увеличением тяжести заболеваний, вызванных более длинными повторами (Barbosa et al., 2023).

1.1.2. Белки c полиглутаминовым трактом 1.1.2.1. Хантингтин и болезнь Хантингтона

Хантингтин - белок с молекулярной массой около 350 кДа, содержит на С-конце сигнал ядерной локализации, а на N-конце - ядерного экспорта, поэтому может быть локализован как в цитозоле, так и в ядре (Ehrnhoefer et al., 2011). Хантингтин принимает участие в везикулярном транспорте, эндоцитозе, аутофагии и регуляции транскрипции. Показано, что хантингтин необходим для эмбрионального развития, т.к. инактивация соответствующего гена оказывается летальной для животных (Landewehrmeyer et al., 1995). Однако точные биохимические функции хантингтина остаются неясными. При этом, хорошо известно, что хантингтин может функционировать в качестве скаффолд-белка, обеспечивая правильное взаимодействие других белков (Saudou & Humbert, 2016).

Ген, кодирующий хантингтин, содержит 67 экзонов, но в результате альтернативного сплайсинга некоторые экзоны в зрелой мРНК могут отсутствовать, что приводит к образованиюразличных изоформ белка (Saudou & Humbert, 2016). Дополнительное функциональное разнообразие возникает в результате последующего протеолитического

расщепления хантингтина, в структуре которого известны многочисленные сайты для протеаз, повышенная активность которых отмечается при БХ. В результате протеолиза, в частности, в ядре накапливаются небольшие N-концевые фрагменты хантингтина, содержащие полиглутаминовый тракт (Saudou & Humbert, 2016).

Для хантингтина описаны разнообразные посттрансляционные модификации: фосфорилирование, ацетилирование, пальмитоилирование, убиквитинирование, сумоилирование (Pennuto et al., 2009, Ehrnhoefer et al., 2011), которые могут модулировать функции белка, влиять на его локализацию, протеолитическое расщепление, взаимодействие с другими белками и определять его структуру в целом (Ehrnhoefer et al., 2011). Большинство эффектов посттрансляционных модификаций также изучено в контексте влияния на свойства мутантного хантингтина. Высокая молекулярная масса хантингтина и наличие неупорядоченных областей затрудняют его кристаллизацию и проведение рентгеноструктурных исследований. Кроме того, отсутствуют гомологичные белки с известной структурой, что делает изучение его структурно-функциональной организации затруднительным. Однако в последние годы с использованием различных биохимических, биофизических методов анализа структуры белка, криоэлектронной микроскопии была достаточно подробно описана структура нормального хантингтина и ее изменения, наблюдаемые в зависимости от длины полиглутаминового тракта (Vijayvargia et al., 2016, Guo et al., 2018, Tao et al., 2019). Выделенный и очищенный хантингтин проявляет преимущественно а-спиральную вторичную структуру, уложенную в форме сферического соленоида. В структуре хантингтина выделяют, так называемые, HEAT повторы (хантингтин (huntingtin), фактор элонгации (elongation factor 3), PR65/A субъединица фосфотазы 2А и липидная киназа TOR), ответственные за белок-белковые взаимодействия. Также у хантингтина присутствуют PEST домены (пролин (P), глутаминовая кислота (E) или аспарагиновая кислота (Г), серин (S), треонин (T)), то есть, области, обогащенные соответствующими аминокислотами. В PEST доменах сосредоточены основные сайты для расщепления протеазами (Saudou & Humbert, 2016). Наиболее детально изучен N-конец хантингтина, содержащий полиглутаминовый тракт. Первые 17 аминокислотных остатков с N-конца (область N17) могут принимать участие в связывании с мембранами. Далее следует полиглутаминовый домен, а за ним пролин-богатый домен (PRD) (Saudou & Humbert, 2016). PRD обнаруживается только у млекопитающих и представлен относительно жесткой спиралью. Этот домен служит для стабилизации полиглутаминового тракта и определяет межбелковые взаимодействия и агрегацию хантингтина. Полиглутаминовая и пролин-богатая области являются полиморфными, в отличие от достаточно консервативного хантингтина, в

целом, и служат сайтами для различных посттрансляционных модификаций, включая область N17 (Saudou & Humbert 2016).

Хантингтин может взаимодействовать с разнообразными белковыми партнерами, например, с моторными белками, такими как динеин. При снижении уровня нормального хантингтина, отмечается нарушение трафика везикул и в том числе транспорт и секреция везикул с нейромедиаторами (Twelvetrees et al., 2010). Образование аутофагосом при БХ идет значительно интенсивнее, однако нарушается механизм их загрузки, в результате разрушение белков-агрегатов не происходит (Martin et al., 2014). В регуляции транскрипции хантингтин может принимать участие как скаффолд для других транскрипционных факторов, например, связывая SP1, NF-kB, р53 и, вероятно, как самостоятельный транскрипционный фактор (Valor 2015). Кроме того, хантингтин принимает участие в регуляции экспрессии и последующем транспорте BDNF, что существенно сказывается на выживании нейронов (Zuccato et al., 2010).

При БХ длина полиглутаминововго тракта становится выше 36 остатков глутамина, причем диапазон от 36 до 40Q относятся к случаям неполной пеннетрантности. Выделяют формы БХ с поздней манифестацией заболевания в возрасте 30-50 лет, для которой характерно наличие полиглутаминового тракта в мутантном хантингтине размером 36-60Q и ювенильную форму, которая проявляется до 20 лет и чаще всего характеризуется наличием более 60Q в полиглутаминовом тракте мутантного хантингтина (Sun et al., 2017). Самый ранний возраст манифестации заболевания был отмечен у 18 месячного ребенка, у которого в гене хантингтина было 265 CAG повторов (Nicolas et al., 2011). Болезнь Хантингтона относится к категории орфанных заболеваний с частотой встречаемости в среднем 11-14 больных на 100000 человек в Европе и Северной Америкеи 1-7 на 1000000 в Азии (Bates et al., 2015). Чаще всего встречается форма с поздним проявлением заболевания (более 90% случаев), ювенильная форма встречается гораздо реже (менее 10% случаев) (Sun et al., 2017). Первичной мишенью, наиболее подверженной дегенерации при БХ, являются ГАМКергические средние шипиковые нейроны стриатума (СШН) (Vonsattel & DiFiglia, 1998).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Грехнёв Дмитрий Александрович, 2024 год

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Andrew S. et al. DNA analysis of distinct populations suggests multiple origins for the mutation causing Huntington disease // Clin Genet. - 1993. - Vol. 43. №. 6. - P. 286-294.

2. Bao J. et al. Expansion of polyglutamine repeat in huntingtin leads to abnormal protein interactions involving calmodulin // Proc Natl Acad Sci USA. - 1996. - Vol. 93. №. 10. - P. 5037-5042.

3. Barbosa Pereira P.J., Manso J.A., Macedo-Ribeiro S. The structural plasticity of polyglutamine repeats // Curr Opin Struct Biol. - 2023. -Vol. 80. - P. 102607.

4. Bates G.P. et al. Huntington Disease // Nat Rev Dis Primers. - 2015. - Vol. 23. №. 1. - P. 15005.

5. Becanovic K. et al. A SNP in the HTT promoter alters NF-kB binding and is a bidirectional genetic modifier of Huntington disease // Nat Neurosci. - 2015. - Vol. 18. №. 6. - P. 807-816.

6. Belozor O.S. et al. Memantine suppresses the excitotoxicity but fails to rescue the ataxic phenotype in SCA1 model mice // Biomed Pharmacother. - 2024. -Vol. 174. - P. 116526.

7. Berna-Erro A. et al. STIM2 regulates capacitive Ca2+ entry in neurons and plays a key role in hypoxic neuronal cell death // Sci Signal. - 2009. - Vol. 2. №. 93. - P. 67.

8. Bezprozvanny I. Calcium signaling and neurodegenerative diseases // Trends Mol Med. - 2009.-Vol. 15. №. 3. - P. 89-100.

9. Bodnar D.et al. STIM-TRP Pathways and Microdomain Organization: Ca(2+) Influx Channels: The Orai-STIM1-TRPC Complexes // Adv Exp Med Biol. - 2017. - Vol. 993. - P. 139-157.

10. Bogomiakova M.E. et al. Derivation of induced pluripotent stem cells line (RCPCMi007-A-1) with inactivation of the beta-2-microglobulin gene by CRISPR/Cas9 genome editing // Stem Cell Res. - 2021. - Vol. 55. - P. 102451.

11. Bugaj V. et al. Functional properties of endogenous receptor- and store-operated calcium influx channels in HEK293 cells // J Biol Chem. - 2005. - Vol. 280. №. 17. - P. 16790-16797.

12. Camnasio S. et al. The first reported generation of several induced pluripotent stem cell lines from homozygous and heterozygous Huntington's disease patients demonstrates mutation related enhanced lysosomal activity // Neurobiol Dis. - 2012. - Vol. 46. №. 1. - P. 41-51.

13. Catterall W.A. et al. International Union of Pharmacology. XLVIII. Nomenclature and structure-function relationships of voltage-gated calcium channels // Pharmacol Rev. - 2005. - Vol. 57. №. 4. - P. 411-425.

14. Catterall W.A., Lenaeus M.J., Gamal El-Din T.M. Structure and Pharmacology of Voltage-Gated Sodium and Calcium Channels // Annu Rev Pharmacol Toxicol. - 2020. - Vol. 60. - P. 133-154.

15. Chambers S.M. et al. Highly efficient neural conversion of human ES and iPS cells by dual inhibition of SMAD signaling // Nat Biotechnol. - 2009. - Vol. 27. №. 3. - P. 275-280.

16. Chen X. et al. Dantrolene is neuroprotective in Huntington's disease transgenic mouse model // Mol Neurodegener. - 2011. - Vol. 6. - P. 81.

17. 16. Choo Y.S. et al. Mutant huntingtin directly increases susceptibility of mitochondria to the calcium-induced permeability transition and cytochrome c release // Hum Mol Genet. - 2004. -Vol. 13. №. 14. - P. 1407-1420.

18. Clapham D.E., Runnels L.W., Strubing C.. The TRP ion channel family // Nat Rev Neurosci. -2001. - Vol. 2. №. 6. - P. 387-396.

19. Clark R.M. et al. Calretinin and Neuropeptide Y interneurons are differentially altered in the motor cortex of the SOD1(G93A) mouse model of ALS // Sci Rep. - 2017. - Vol. 7. - P. 44461.

20. Czeredys M. et al. Expression of genes encoding the calcium signalosome in cellular and transgenic models of Huntington's disease // Front Mol Neurosci. - 2013. - Vol. 6. - P. 42.

21. Czeredys M. et al. Huntingtin-Associated Protein 1A Regulates Store-Operated Calcium Entry in Medium Spiny Neurons From Transgenic YAC128 Mice, a Model of Huntington's Disease // Front Cell Neurosci. - 2018. - Vol. 12. - P. 381.

22. de Mezer M. et al. Mutant CAG repeats of Huntingtin transcript fold into hairpins, form nuclear foci and are targets for RNA interference // Nucleic Acids Res. - 2011. - Vol. 39. №. 9. - P. 3852-3863.

23. Dogan A. Embryonic Stem Cells in Development and Regenerative Medicine // Adv Exp Med Biol. - 2018. - Vol. 1079. - P. 1-15.

24. Dziadek M.A., Johnstone L.S. Biochemical properties and cellular localisation of STIM proteins // Cell Calcium. - 2007. - Vol. 42. №. 2. - P. 123-132.

25. Egorova P., Popugaeva E., Bezprozvanny I. Disturbed calcium signaling in spinocerebellar ataxias and Alzheimer's disease // Semin Cell Dev Biol. - 2015. - Vol. 40. - P. 127-133.

26. Egunlusi A.O., Joubert J. NMDA Receptor Antagonists: Emerging Insights into Molecular Mechanisms and Clinical Applications in Neurological Disorders // Pharmaceuticals (Basel). -2024. - Vol. 17. №. 5. - P. 639.

27. Ehrnhoefer D.E., Sutton L., Hayden M.R. Small changes, big impact: posttranslational modifications and function of huntingtin in Huntington disease // Neuroscientist. - 2011. - Vol. 17. №. 5. - P. 475-492.

28. Evans M.J., Kaufman M.H. Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos // Nature. - 1981. - Vol. 292. №. 5819. - P. 154-156.

29. Fan M.M. et al. Altered NMDA receptor trafficking in a yeast artificial chromosome transgenic mouse model of Huntington's disease // J Neurosci. - 2007. - Vol. 27. №. 14. - P. 3768-3779.

30. Fan M.M., Raymond L.A. N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor function and excitotoxicity in Huntington's disease // Prog Neurobiol. - 2007. - Vol. 81. №. 5-6. - P. 272-293.

31. Feng X, Luo S, Lu B. Conformation Polymorphism of Polyglutamine Proteins // Trends Biochem Sci. - 2018. - Vol. 43. №. 6. - P. 424-435.

32. Feske S. CRAC channels and disease - From human CRAC channelopathies and animal models to novel drugs // Cell Calcium. - 2019. -Vol. 80. - P. 112-116.

33. Gafni J., Ellerby L.M. Calpain activation in Huntington's disease // J Neurosci. - 2002. - Vol. 22. №. 12. - P. 4842-4849.

34. Geater C. et al. Cellular Models: HD Patient-Derived Pluripotent Stem Cells // Methods Mol Biol. - 2018. - Vol. 1780. - P. 41-73.

35. Groves M. et al. An International Survey-based Algorithm for the Pharmacologic Treatment of Irritability in Huntington's Disease // PLoSCurr. - 2011. - Vol. 3. - P. 1259.

36. Grynkiewicz G., Poenie M., Tsien R.Y. A new generation of Ca2+ indicators with greatly improved fluorescence properties // J Biol Chem. - 1985. - Vol. 260. - P. 3440-3450.

37. Haider A. et al. Translational molecular imaging and drug development in Parkinson's disease // Mol Neurodegener. - 2023. -Vol. 18. №. 1. - P. 11.

38. Hamill O.P., Sakmann B. Multiple conductance states of single acetylcholine receptor channels in embryonic muscle cells // Nature. - 1981. - Vol. 294. - P. 462-464.

39. HD iPSC Consortium. Induced pluripotent stem cells from patients with Huntington's disease show CAG-repeat-expansion-associated phenotypes // Cell Stem Cell. - 2012. - Vol. 11. №. 2. -P. 264-278.

40. Hisatsune C., Hamada K., Mikoshiba K. Ca2+ signaling and spinocerebellar ataxia // Biochim Biophys Acta Mol Cell Res. - 2018. - Vol. 1865. №. 11. - P. 1733-1744.

41. Hodges A. et al. Regional and cellular gene expression changes in human Huntington's disease brain // Hum Mol Genet. - 2006. - Vol. 15. №. 6. - P. 965-977.

42. Holmqvist S. et al. Creation of a library of induced pluripotent stem cells from Parkinsonian patients // NPJ Parkinsons Dis. - 2016. - Vol. 2. - P. 16009.

43. Hoth M., Penner R. Depletion of intracellular calcium stores activates a calcium current in mast cells // Nature. - 1992. - Vol. 355. №. 6358. - P. 353-356.

44. Huang D.S. et al. Treatment with a Ginkgo biloba extract, EGb 761, inhibits excitotoxicity in an animal model of spinocerebellar ataxia type 17 // Drug Des Devel Ther. - 2016. - Vol. 10. - P. 723-731.

45. Illarioshkin S.N. et al. Trinucleotide repeat length and rate of progression of Huntington's disease // Ann Neurol. - 1994. - Vol. 36. №. 4. - P. 630-635.

46. Irwin S. et al. RNA association and nucleocytoplasmic shuttling by ataxin-1 // J Cell Sci. -2005. - Vol. 118. №. 1. - P. 233-42.

47. Ishida Y. et al. Vulnerability of Purkinje Cells Generated from Spinocerebellar Ataxia Type 6 Patient-Derived iPSCs // Cell Rep. - 2016. - Vol. 17. №. 6. - P. 1482-1490.

48. Jeon J. et al. Contribution of TRPC Channels in Neuronal Excitotoxicity Associated With Neurodegenerative Disease and Ischemic Stroke // Front Cell Dev Biol. - 2021. - Vol. 8. - P. 618663.

49. Kaltenbach L.S. et al. Huntingtin interacting proteins are genetic modifiers of neurodegeneration // PLOS Genet. - 2007. - Vol. 3. №. 5. - P. 82.

50. Kola I., Landis J. Can the pharmaceutical industry reduce attrition rates? // Nat Rev Drug Discov.

- 2004. - Vol. 3. №. 8. - P. 711-715.

51. Kolic D., Kovarik Z. N-methyl-d-aspartate receptors: Structure, function, and role in organophosphorus compound poisoning // Biofactors. - 2024. - Online Version.

52. Kolobkova Y.A. et al. Huntington's Disease: Calcium Dyshomeostasis and Pathology Models // Acta Naturae. - 2017. - Vol. 9. №. 2. - P. 34-46.

53. Karpova A. et al. Integration of nuclear Ca2+ transients and subnuclear protein shuttling provides a novel mechanism for the regulation of CREB-dependent gene expression // Cell Mol Life Sci.

- 2023. - Vol. 80. - №. 8. - P. 228.

54. Kaznacheyeva E. et al. Activation of calcium entry in human carcinoma A431 cells by store depletion and phospholipase C- dependent mechanisms converge on ICRAC-like calcium channels // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2001. - Vol. 98. №. 1. - P. 148-153.

55. Kaznacheyeva E. et al. Suppression of TRPC3 leads to disappearance of store-operated channels and formation of a new type of store-independent channels in A431 cells // J Biol Chem. - 2007.

- Vol. 282. №. 32. - P. 23655-23662.

56. Krishnathas R. et al. Identification of 4-N-[2-(4-phenoxyphenyl)ethyl]quinazoline-4,6-diamine as a novel, highly potent and specific inhibitor of mitochondrial complex I // Medchemcomm. -2017. - Vol. 8. №. 3. - P. 657-661.

57. Kurelac I. et al. NDUFS3 knockout cancer cells and molecular docking reveal specificity and mode of action of anti-cancer respiratory complex I inhibitors // Open Biol. - 2022. - Vol. 12. -P. 220198.

58. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 // Nature. - 1970. - Vol. 227. №. 5259. - P. 680-685.

59. Lam Y.C. et al. ATAXIN-1 interacts with the repressor Capicua in its native complex to cause SCA1 neuropathology // Cell. - 2006. - Vol. 127. №. 7. P. 1335-1347.

60. Landwehrmeyer G.B. et al. Huntington's disease gene: regional and cellular expression in brain of normal and affected individuals // Ann Neurol. - 1995. - Vol. 37. №. 2. - P. 218-230.

61. Lawlor B.et al. Nilvadipine in mild to moderate Alzheimer disease: A randomised controlled trial // PLoS Med. - 2018. - Vol. 15. №. 9. - P. 1002660.

62. Lebedeva O.S., Lagarkova M.A. Pluripotent Stem Cells for Modelling and Cell Therapy of Parkinson's Disease // Biochemistry. - 2018. - Vol. 83. №. 9. - P. 1046-1056.

63. Leist M., Jäättelä M. Four deaths and a funeral: from caspases to alternative mechanisms // Nat Rev Mol Cell Biol. - 2001. - Vol. 2. №. 8. - P. 589-598.

64. Lin X. et al. Polyglutamine expansion down-regulates specific neuronal genes before pathologic changes in SCA1 // Nat Neurosci. - 2000. - Vol. 3. №. 2. - P. 157-163.

65. Liou J. et al. STIM is a Ca2+ sensor essential for Ca2+-store-depletion-triggered Ca2+ influx // Curr Biol. - 2005. - Vol. 15. - P. 1235-1241.

66. Liu J. et al. Deranged calcium signaling and neurodegeneration in spinocerebellar ataxia type 2 // J Neurosci. - 2009. - Vol. 29. №. 29. - P. 9148-9162.

67. Liu X. et al. T Cell Receptor-induced Nuclear Factor kB (NF-kB) Signaling and Transcriptional Activation Are Regulated by STIM1- and Orai1-mediated Calcium Entry // J Biol Chem. - 2016.

- Vol. 291. №. 16. - P. 8440-8452.

68. Liu Q. et al. Molecular Mechanisms and Therapeutics for SCA17 // Neurotherapeutics. - 2019. -Vol. 16. №. 4. - P. 1097-1105.

69. Liu Q. et al. Cerebellum-enriched protein INPP5A contributes to selective neuropathology in mouse model of spinocerebellar ataxias type 17 // Nat Commun. - 2020. -Vol. 11. №. 1. - P. 1101.

70. Long J.M., Holtzman D.M. Alzheimer Disease: An Update on Pathobiology and Treatment Strategies // Cell. - 2019. -Vol. 179. №. 2. - P. 312-339.

71. Lu B., Palacino J. A novel human embryonic stem cell-derived Huntington's disease neuronal model exhibits mutant huntingtin (mHTT) aggregates and soluble mHTT-dependent neurodegeneration // FASEB J. - 2013. - Vol. 27. №. 5. - P. 1820-1829.

72. Mätlik K. et al. Cell-type-specific CAG repeat expansions and toxicity of mutant Huntingtin in human striatum and cerebellum // Nat Genet. - 2024. - Vol. 56. №. 3. - P. 383-394.

73. Marti E. RNA toxicity induced by expanded CAG repeats in Huntington's disease // Brain Pathol.

- 2016. - Vol. 26. №. 6. - P. 779-786.

74. Martin L.J. et al. Neuronal death in amyotrophic lateral sclerosis is apoptosis: possible contribution of a programmed cell death mechanism // J Neuropathol Exp Neurol.- 1999. - Vol. 58. №. 5. - P. 459-471.

75. Martianov I., Viville S., Davidson I. RNA polymerase II transcription in murine cells lacking the TATA binding protein // Science. - 2002. - Vol. 298. №. 5595. - P. 1036-1039.

76. Martin D.D. et al. Identification of a post-translationally myristoylated autophagy-inducing domain released by caspase cleavage of huntingtin // Hum Mol Genet. - 2014. - Vol. 23. №. 12.

- P. 3166-3179.

77. Menzies F.M. et al. Calpain inhibition mediates autophagy-dependent protection against polyglutamine toxicity // Cell Death Differ. - 2015. - Vol. 22. №. 3. - P. 433-444.

78. Mignen O. et al. Orai1 Ca(2+) channel modulators as therapeutic tools for treating cancer: Emerging evidence! // Biochem Pharmacol. - 2024. - Vol. 219. P. 115955.

79. Miranda A.S. et al. Alterations of Calcium Channels in a Mouse Model of Huntington's Disease and Neuroprotection by Blockage of CaV1 Channels // ASN Neuro. - 2019. - Vol. 11. - P. 1759091419856811.

80. Mirkin S.M. Expandable DNA repeats and human disease // Nature. - 2007. - Vol. 447. №. 7147.

- P. 932-940.

81. Muguruma K. et al. Ontogeny-recapitulating generation and tissue integration of ES cell-derived Purkinje cells // Nat Neurosci. - 2010. - Vol. 13. №. 10. - P. 1171-1180.

82. Muguruma K. et al. Self-organization of polarized cerebellar tissue in 3D culture of human pluripotent stem cells // Cell Rep. - 2015. - Vol. 10. №. 4. - P. 537-550.

83. Mungenast A.E., Siegert S., Tsai L.H. Modeling Alzheimer's disease with human induced pluripotent stem (iPS) cells // Mol Cell Neurosci. - 2016. - Vol. 73. - P. 13-31.

84. Nanclares C. et al. Altered calcium signaling in Bergmann glia contributes to spinocerebellar ataxia type-1 in a mouse model of SCA1 // Neurobiol Dis. - 2023. - Vol. 187. - P. 106318.

85. Naphade S., Tshilenge K.T., Ellerby L.M. Modeling Polyglutamine Expansion Diseases with Induced Pluripotent Stem Cells // Neurotherapeutics. - 2019. - Vol. 16. №. 4. - P. 979-998.

86. Nekrasov E.D. et al. Manifestation of Huntington's disease pathology in human induced pluripotent stem cell-derived neurons // Mol Neurodegener. - 2016. - Vol. 11. - P. 27.

87. Nicolas G. et al. Juvenile Huntington disease in an 18-month-old boy revealed by global developmental delay and reduced cerebellar volume // Am J Med Genet. - 2011. - Vol. 155. №. 4. - P. 815-818.

88. Nieto-Felipe J. et al. The store-operated Ca2+ channel Oraila is required for agonist-evoked NF-kB activation by a mechanism dependent on PKCß2 // J Biol Chem. - 2023. - Vol. 299. №. 2. -P.102882.

89. Ooi J. et al. Unbiased profiling of isogenic Huntington disease hPSC-derived CNS and peripheral cells reveals strong cell-type specificity of CAG length effects // Cell Rep. - 2019. - Vol. 123. -P. 48-57.

90. Panov A.V. et al. Early mitochondrial calcium defects in Huntington's disease are a direct effect of polyglutamines // Nat Neurosci/ - 2002. - Vol. 5. №. 8. - P. 731-736.

91. Panov A.V. et al. In vitro effects of polyglutamine tracts on Ca2+-dependent depolarization of rat and human mitochondria: relevance to Huntington's disease // Arch Biochem Biophys. - 2003. -Vol. 410. №. 1. - P. 1-6.

92. Parekh A.B., Putney J.W. Jr. Store-operated calcium channels // Physiol Rev. - 2005. - Vol. 85. №. 2. - P. 757-810.

93. Park I.H., et al. Disease-specific induced pluripotent stem cells // Cell. - 2008. - Vol. 134. №. 5.

- P. 877-886.

94. Park C.Y., Shcheglovitov A., Dolmetsch R. The CRAC channel activator STIM1 binds and inhibits L-type voltage-gated calcium channels // Science. - 2010. - Vol. 330. №. 6000. - P. 101105.

95. Parvez S. et al. STIM2 protein mediates distinct store-dependent and store-independent modes of CRAC channel activation // FASEB J. - 2008. - Vol. 22. №. 3. - P. 752-761.

96. Paulson H. Repeat expansion diseases // Handb Clin Neurol. - 2018. - Vol. 147. - P. 105-123.

97. Pennuto M., Palazzolo I., Poletti A. Post-translational modifications of expanded polyglutamine proteins: impact on neurotoxicity // Hum Mol Genet. - 2009. - Vol. 18. №. 1. - P. 40-47.

98. Pitt G.S., Matsui M., Cao C. Voltage-Gated Calcium Channels in Nonexcitable Tissues // Annu Rev Physiol. - 2021. - Vol. 83. - P. 183-203.

99. Potkin K.T., Potkin S.G. New directions in therapeutics for Huntington disease // Future Neurol.

- 2018. - Vol. 13. №.2. - P. 101-121.

100. Power E.M., Morales A., Empson R.M. Prolonged Type 1 Metabotropic Glutamate Receptor Dependent Synaptic Signaling Contributes to Spino-Cerebellar Ataxia Type 1 // J Neurosci. -2016. - Vol. 36. №. 18. - P. 4910-4916.

101. Pulst S.M. et al. Spinocerebellar ataxia type 2: polyQ repeat variation in the CACNA1A calcium channel modifies age of onset // Brain. - 2005. - Vol. 128. №. 10. - P. 229722303.

102. Putney J.W. Jr. A model for receptor-regulated calcium entry // Cell Calcium. - 1986.

- Vol. 7. №. 1. - P. 1-12.

103. Ramesh G. et al. A short isoform of STIM1 confers frequency-dependent synaptic enhancement // Cell Rep. - 2021. - Vol. 34. №. 11. P. 108844.

104. Romero E. et al. Suppression of neurodegeneration and increased neurotransmission caused by expanded full-length huntingtin accumulating in the cytoplasm // Neuron. - 2008. -Vol. 57. №. 1. - P. 27-40.

105. Saavedra A. et al. Huntington's disease: novel therapeutic perspectives hanging in the balance // Expert OpinTher Targets. - 2018. -Vol. 22. №. 5. - P. 385-399.

106. Sánchez I., Balagué E., Matilla-Dueñas A. Ataxin-1 regulates the cerebellar bioenergetics proteome through the GSK3ß-mTOR pathway which is altered in Spinocerebellar ataxia type 1 (SCA1) // Hum Mol Genet. - 2016. - Vol. 25. №. 18. - P. 4021-4040.

107. Saudou F., Humbert S. The Biology of Huntingtin // Neuron. - 2016. - Vol. 89. №. 5.

- P.910-926.

108. Secondo A., Bagetta G., Amantea D. On the Role of Store-Operated Calcium Entry in Acute and Chronic Neurodegenerative Diseases // Front Mol Neurosci. - 2018. - Vol. 11. -P. 87.

109. Seidel K. et al. Brain pathology of spinocerebellar ataxias // Acta Neuropathol. - 2012.

- Vol. 124. №. 1. - P. 1-21.

110. Serwach K. et al. STIM2 regulates NMDA receptor endocytosis that is induced by short-term NMDA receptor overactivation in cortical neurons // Cell Mol Life Sci. - 2023. - Vol. 80. №. 12. - P. 368.

111. Schlaeger T.M. et al. A comparison of non-integrating reprogramming methods // Nat Biotechnol. - 2015. -Vol. 33. №. 1. - P. 58-63.

112. Shuvalova L.D. et al. Generation of induced pluripotent stem cell line RCPCMi008-A derived from patient with spinocerebellar ataxia 17 // Stem Cell Res. - 2021. - Vol. 54. - P. 102431.

113. Silva F.R. et al. N-type Ca2+ channels are affected by full-length mutant huntingtin expression in a mouse model of Huntington's disease // Neurobiol Aging. - 2017. - Vol. 55 - P. 1-10.

114. Skobeleva K. et al. The STIM1/2-Regulated Calcium Homeostasis Is Impaired in Hippocampal Neurons of the 5xFAD Mouse Model of Alzheimer's Disease // Int J Mol Sci. -2022. - Vol. 23. №. 23. - P. 14810.

115. Skopin A. et al. TRPC1 protein forms only one type of native store-operated channels in HEK293 cells // Biochimie. - 2013. - Vol. 95. №. 2. - P. 347-353.

116. Skopin A.Y. et al. Vulnerability of Store-Operated Calcium Entry to Inhibitors and Microenvironment in Cells of Different Breast Cancer Subtypes // Life (Basel). - 2024. - Vol. 14. №. 3. - P. 357.

117. Sbodio J.I., Snyder S.H., Paul B.D. Redox Mechanisms in Neurodegeneration: From Disease Outcomes to Therapeutic Opportunities // Antioxid Redox Signal. - 2019. - Vol. 30. №. 11. - P. 1450-1499.

118. Stine O.C.et al. Correlation between the onset age of Huntington's disease and length of the trinucleotide repeat in IT-15 // Hum Mol Genetics. - 1993. - Vol. 2. - P. 1547-1549.

119. Sukkar B. et al. Inhibition of Lithium Sensitive Orail/ STIM1 Expression and Store Operated Ca2+ Entry in Chorea-Acanthocytosis Neurons by NF-kB Inhibitor Wogonin // Cell Physiol Biochem. - 2018. - Vol. 51. №. 1. - P. 278-289.

120. Sun Y. et al. Polyglutamine-expanded huntingtin promotes sensitization of N-methyl-D-aspartate receptors via post-synaptic density 95 // J Biol Chem. - 2001. - Vol. 276. №. 27. -P. 24713-24718.

121. Sun Y.M., Zhang Y.B., Wu Z.Y. Huntington's Disease: Relationship Between Phenotype and Genotype // Mol Neurobiol. - 2017. - Vol. 54. №. 1. - P. 342-348.

122. Surmeier D.J., Obeso J.A., Halliday G.M. Selective neuronal vulnerability in Parkinson disease // Nat Rev Neurosci. - 2017. - Vol. 18. №. 2. - P. 101-113.

123. Suzuki J. et al. Calcium-dependent phospholipid scrambling by TMEM16F // Nature.

- 2010. - Vol. 468. №. 7325. - P. 834-838.

124. Swayne L.A. et al. Crosstalk between huntingtin and syntaxin 1A regulates N-type calcium channels // Mol Cell Neurosci. - 2005. - Vol. 30. №. 3. - P. 339-351.

125. Takahashi K., Yamanaka S. Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors // Cell. - 2006. - Vol. 126. №. 4. -P. 663-676.

126. Takahashi K. et al. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors // Cell. - 2007. - Vol. 131. №. 5. - P. 861-872.

127. Tan D. et al. CAG Repeat Expansion in THAP11 Is Associated with a Novel Spinocerebellar Ataxia // Mov Disord. - 2023. - Vol. 38. №. 7. - P. 1282-1293.

128. Tang T.S. et al. Huntingtin and huntingtin-associated protein 1 influence neuronal calcium signaling mediated by inositol-(1,4,5) triphosphate receptor type 1 // Neuron. - 2003. -Vol. 39. №. 2. - P. 227-239.

129. Tang T.S. et al. Disturbed Ca2+ signaling and apoptosis of medium spiny neurons in Huntington's disease // Proc Natl Acad Sci USA. - 2005. - Vol. 102. №. 7. - P. 2602-2607.

130. Tang T.S. et al. Neuroprotective effects of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor C-terminal fragment in a Huntington's disease mouse model // J Neurosci. - 2009. - Vol. 29. №. 5

- P. 1257-1266.

131. Thiel M., Lis A., Penner R. STIM2 drives Ca2+ oscillations through store-operated Ca2+ entry caused by mild store depletion // J Physiol. - 2013. - Vol. 591. №. 6. - P. 1433-1445.

132. Tobe M. et al. A novel structural class of potent inhibitors of NF-kappa B activation: structure-activity relationships and biological effects of 6-aminoquinazoline derivatives // Bioorg Med Chem. - 2003. - Vol. 11. - P. 3869-3878.

133. Toyoshima Y, Takahashi H. Spinocerebellar Ataxia Type 17 (SCA17) // Adv Exp Med Biol. - 2018. - Vol. 1049. - P. 219-231.

134. Tsuda H. et al. The AXH domain of Ataxin-1 mediates neurodegeneration through its interaction with Gfi-1/Senseless proteins // Cell. - 2005. - Vol. 122. №. 4. - P. 633-644.

135. Tsvetkov A.S. et al. Proteostasis of polyglutamine varies among neurons and predicts neurodegeneration // Nat Chem Biol. - 2013. - Vol. 9. №. 9. - P. 586-592.

136. Twelvetrees A.E. et al. Delivery of GABAARs to synapses is mediated by HAP1-KIF5 and disrupted by mutant huntingtin // Neuron. - 2010. - Vol. 65. №. 1. - P. 53-65.

137. Valor L.M. Transcription, epigenetics and ameliorative strategies in Huntington's Disease: a genome-wide perspective // Mol Neurobiol. - 2015. - Vol. 51. №. 1. - P. 406-423.

138. Venuto C.S. et al. Isradipine plasma pharmacokinetics and exposure-response in early Parkinson's disease // Ann Clin Transl Neurol. - 2021. - Vol. 8. №. 3. - P. 603-612.

139. Vig P.J., Subramony S.H., McDaniel D.O. Calcium homeostasis and spinocerebellar ataxia-1 (SCA-1) // Brain Res Bull. - 2001. - Vol. 56. №. 3-4. - P. 221-225.

140. Vigont V. et al. Both Orai1 and TRPC1 are Involved in Excessive Store-Operated Calcium Entry in Striatal Neurons Expressing Mutant Huntingtin Exon 1 // Front Physiol. - 2015.

- Vol. 6. - P. 337.

141. Vigont V. et al. Patient-Specific iPSC-Based Models of Huntington's Disease as a Tool to Study Store-Operated Calcium Entry Drug Targeting // Front Pharmacol. - 2018. - Vol. 9. - P. 696.

142. Vijayvargia R. et al. Huntingtin's spherical solenoid structure enables polyglutamine tract-dependent modulation of its structure and function // Elife. - 2016. - Vol. 5. - P. 11184.

143. Vonsattel J.P., DiFiglia M. Huntington disease // J Neuropathol Exp Neurol. - 1998.

- Vol. 57. №. 5. - P. 369-384.

144. Vonsattel J.P., Keller C., Del Pilar Amaya M. Neuropathology of Huntington's disease // Handb Clin Neurol. - 2008. - Vol. 89. - P. 599-618.

145. Wang Y. et al. The Calcium Store Sensor, STIM1, Reciprocally Controls Orai and CaV1.2 Channels // Science. - 2010. - Vol. 330. - P. 105-109.

146. Watase K. et al. Spinocerebellar ataxia type 6 knockin mice develop a progressive neuronal dysfunction with age-dependent accumulation of mutant CaV2.1 channels // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2008. - Vol. 105. №. 33. - P. 11987-11992.

147. Weber J.J. et al. Olesoxime in neurodegenerative diseases: Scrutinising a promising drug candidate // Biochem Pharmacol. - 2019. - Vol. 168. - P. 305-318.

148. Wegierski T., Kuznicki J. Neuronal calcium signaling via store-operated channels in health and disease // Cell Calcium. - 2019. - Vol. 74. - P. 102-111.

149. Wernig M. et al. Neurons derived from reprogrammed fibroblasts functionally integrate into the fetal brain and improve symptoms of rats with Parkinson's disease // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2008. - Vol. 105. №. 15. - P. 5856-5861.

150. Whitehouse P.J. et al. Alzheimer's disease and senile dementia: loss of neurons in the basal forebrain // Science. - 1982. - Vol. 215. №. 4537. - P. 1237-1239.

151. Wu J. et al. Neuronal store-operated calcium entry pathway as a novel therapeutic target for Huntington's disease treatment // Chem Biol. - 2011. - Vol. 18. №. 6. - P. 777-793.

152. Wu J. Enhanced Store-Operated Calcium Entry Leads to Striatal Synaptic Loss in a Huntington's Disease Mouse Model // J Neurosci. - 2016. - Vol. 36. №. 1. - P. 125-141.

153. Wu J. et al. Inhibition of TRPC1-Dependent Store-Operated Calcium Entry Improves Synaptic Stability and Motor Performance in a Mouse Model of Huntington's Disease // J Huntingtons Dis. - 2018. - Vol. 7. №. 1. - P. 35-50.

154. Wyant K.J., Ridder A.J., Dayalu P. Huntington's Disease-Update on Treatments // Curr Neurol Neurosci Rep. - 2017. - Vol. 17. №. 4. - P. 33.

155. Yang W. et al. Gedunin Degrades Aggregates of Mutant Huntingtin Protein and Intranuclear Inclusions via the Proteasomal Pathway in Neurons and Fibroblasts from Patients with Huntington's Disease // Neurosci Bull. - 2019. - Vol. 35. №. 6. - P. 1024-1034.

156. Yap K.A. et al. STIM2 regulates AMPA receptor trafficking and plasticity at hippocampal synapses // Neurobiol Learn Mem. - 2017. - Vol. 138. - P. 54-61.

157. Yap K.A. et al. STIM2 regulates AMPA receptor trafficking and plasticity at hippocampal synapses // Neurobiol Learn Mem. - 2017. - Vol. 138. - P. 54-61.

158. Ye J. et al. Tau-induced upregulation of C/EBPbeta-TRPC1-SOCE signaling aggravates tauopathies: A vicious cycle in Alzheimer neurodegeneration // Aging Cell. - 2020. -Vol. 19. №. 9. - P. e13209.

159. Zeitler B. et al Allele-selective transcriptional repression of mutant HTT for the treatment of Huntington's disease // Nat Med. - 2019. - Vol. 25. №. 7. - P. 1131-1142.

160. Zhao X., Herr W.A regulated two-step mechanism of TBP binding to DNA: a solventexposed surface of TBP inhibits TATA box recognition // Cell. - 2002. - Vol. 108. №. 5. - P. 615-627.

161. Zuccato C., Valenza M., Cattaneo E. Molecular mechanisms and potential therapeutical targets in Huntington's disease // Physiol Rev. - 2010. - Vol. 90. №. 3. - P. 905981.