Effect of Thr-Ser-Lys-Tyr Peptide on Actin Polymerization in vitro

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of the peptide Thr-Ser-Lys-Tyr isolated from the brain of the obligate hibernating long-tailed ground squirrel Urocitellus undulatus (formerly Citellus undulatus, Spermophilus undulatus) on the polymerization/depolymerization of actin in vitro was studied by electron microscopy. Upon incubation of the peptide with globular (monomeric) actin at concentrations of 0.1 mg/ml (in a ratio of 1 : 1), the formation of single filaments of actin was observed. When the peptide was added to the formed actin filaments, no effects were observed, in particular, actin depolymerization. The possible involvement of the peptide in the polymerization of actin in vivo and a possible contribution to the restoration of the functional activity of the central nervous system after the hibernating animal leaves the state of hypothermia are discussed.

About the authors

G. Z Mikhailova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Email: liamar@rambler.ru
Pushchino, Moscow Region, Russia

L. G Bobyleva

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

A. G Bobylev

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

T. A Uryupina

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

S. N Udal'tsov

Institute of Physicochemical and Biological Problems of Soil Science, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

R. Kh Ziganshin

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

L. I Kramarova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

I. M Vikhlyantsev

Pushchino Branch of the Russian Biotechnological University (ROSBIOTEKH)

Pushchino, Moscow Region, Russia

References

  1. Зиганшин Р. Х., Свиряев В. И., Васьковский Б. В., Михалева И. И., Иванов В. Т., Кокоз Ю. М., Алексеев А. Е., Корыстова А. Ф., Сухова Г. С., Емельянова Т. Г. и Усенко А. Б. Биологически активные пептиды, выделенные из мозга зимоспящих сусликов. Биоорганич. химия, 20 (8–9), 899–918 (1994).
  2. Kramarova L. I., Ziganshin R. H., Kokoz Y. M., and Bronnikov G. E. The search for and investigation of peptide regulators of hibernation in mammals. In: Recent Research Developments in Endocrinology (Transworld Research Network, Trivandrum, India, 2004), vol. 4, pt. 2, p. 227.
  3. Kramarova L. I., Ziganschin R. H., Timoshenko M. A., Mikhaleva I. I., and Karnaukhov V. N. The peptide ThrSer-Lys-Tyr isolated from the brain of hibernating ground squirrels (Spermophilus undulatus) decreases the heart rate of chicken embryos. In: Adaptations to the cold, Ed. by F. Geiser, A.J. Hulbert, S.C. Nicol (University of New England Press, Armidale, 1996).
  4. Ignat’ev D. A., Mikhaleva I. I., Sosulina L. Yu., Zakaryan A. A., Sukhova G. S., and Ziganshin R. H. Peptide TSKY decelerates outcome of the ground squirrel from hibernation. J. Evol. Biochem. Physiol., 37 (3), 266–272 (2001).
  5. Z enchenko K. I., Kokoz Y. M., Ivanov V. T., Ziganshin R. H., and Vinogradova O. S. State-dependent effects of some neuropeptides and neurotransmitters on neuronal activity of the medial septal area in brain slices of the ground squirrel, Citellus undulates. Neuroscience, 96 (4), 791–805 (2000).
  6. Mikhailova G. Z., Bezgina E. N., Kashirskaya N. N., Ivlicheva N. A., Ziganshin R. H., and Kramarova L. I. The neuroprotective effect of the Thr–Ser–Lys–Tyr peptide in a goldfish mauthner cell model in vivo. Biophysics, 63 (2), 201–206 (2018). doi: 10.1134/S0006350918020173
  7. Kramarova L. I., Ivlicheva N. A., Ziganshin R. H., Andreev A. A., and Gakhova E. N. The hibernation-related peptide TSKY acts as a neuroprotector in cultured pond snail neurons. In: Living in a Seasonal World: Thermoregulatory and Metabolic Adaptations. Ed. by R. Bieber and A. Millesi (Springer-Verlag GmbH, Heidelberg, Germany, 2012), сhapt. 18, pp. 201–210.
  8. Cingolani L. A. and Goda Y. Actin in action: the interplay between the actin cytoskeleton and synaptic efficacy. Nat. Rev. Neurosci., 9 (5), 344–356 (2008).doi: 10.1038/nrn2373. Erratum in: Nat. Rev. Neurosci., 9 (6), 494 (2008).
  9. Rex C. S., Chen L. Y., Sharma A., Liu J., Babayan A. H., Gall C. M., and Lynch G. Different Rho GTPase-dependent signaling pathways initiate sequential steps in the consolidation of long-term potentiation. J. Cell Biol., 186 (1), 85–97 (2009). doi: 10.1083/jcb.200901084
  10. Choquet D. and Triller A. The dynamic synapse. Neuron, 80 (3), 691–703 (2013).doi: 10.1016/j.neuron.2013.10.013
  11. Кудряшова И. В. Молекулярные основы дестабилизации синапсов как фактор структурной пластичности. Нейрохимия, 36 (1), 3–13 (2019).
  12. Luo L. Actin cytoskeleton regulation in neuronal morphogenesis and structural plasticity. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 18, 601–635 (2002).doi: 10.1146/annurev.cellbio.18.031802.150501
  13. Baltaci S. B., Mogulkoc R., and Baltaci A. K. Molecular mechanisms of early and late LTP. Neurochem. Res., 44 (2), 281–296 (2019).doi: 10.1007/s11064-018-2695-4
  14. Bosch M., Castro J., Saneyoshi T., Matsuno H., Sur M., and Hayashi Y. Structural and molecular remodeling of dendritic spine substructures during long-term potentiation. Neuron, 82 (2), 444–459 (2014).
  15. Тирас Н. Р., Удальцов С. Н., Михайлова Г. З. и Мошков Д. А. Выявление с помощью электронной микроскопии в яде скорпиона пептидов, взаимодействующих с актином. Биологич. мембраны, 20 (1), 72–76 (2003).
  16. Захарова Н. М. Некоторые особенности разогрева гибернирующих сусликов Spermophilus undulatus при вызванном пробуждении. Фундаментальные исследования, 6, 1401–1405 (2014).
  17. Spudich J. A. and Watt S. The regulation of rabbit skeletal muscle contraction. I. Biochemical studies of the interaction of the tropomyosin-troponin complex with actin and the proteolytic fragments of myosin. J. Biol. Chem., 246 (15), 4866–4871 (1971).
  18. Laemmli U. K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature, 227 (5259), 680–685 (1970). doi: 10.1038/227680a0
  19. Rees M. K. and Young M. Studies on the isolation and molecular properties of homogeneous globular actin. Evidence for a single polypeptide chain structure. J. Biol. Chem., 242 (19), 4449–4458 (1967).
  20. Sept D. and McCammon J. A. Thermodynamics and kinetics of actin filament nucleation. Biophys. J., 81, 667– 674 (2001).
  21. Bobylev A. G., Galzitskaya O. V., Fadeev R. S., Bobyleva L. G., Yurshenas D. A., Molochkov N. V., Dovidchenko N. V., Selivanova O. M., Penkov N. V., Podlubnaya Z. A., and Vikhlyantsev I. M. Smooth muscle titin forms in vitro amyloid aggregates. Biosci. Rep., 36 (3), e00334 (2016). doi: 10.1042/BSR20160066
  22. Lin Y. C. and Koleske A. J. Mechanisms of synapse and dendrite maintenance and their disruption in psychiatric and neurodegenerative disorders. Annu. Rev. Neurosci., 33, 349–378 (2010).doi: 10.1146/annurev-neuro-060909-153204

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».