БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ, 2009, том 26, № 4, с. 305-335
ТЕЗИСЫ
МАТЕРИАЛЫ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ "ИОННЫЕ КАНАЛЫ: СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ", 17-18 МАРТА 2009 г., С.-ПЕТЕРБУРГ
КАНАЛЫ ORAI1 В СКЕЛЕТНЫХ МИОТУБУЛАХ
© 2009 г. П. В. Авдонин12, И. В. Суханова1, К. В. Сурков1, O. Petermann3, U. T. Ruegg3
1 Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, электронная почта: pvavdonin@yandex.ru 2 Институт общей патологии и патофизиологии РАМН, Москва, 3 Университет Женевы, Швейцария
Каналы семейства Orai впервые были обнаружены в Т-лнмфоцитах [1]. Они обеспечивают поступление ионов кальция в клетки для восполнения запасов этого катиона в эндо-плазматическом ретикулуме. Активация каналов Orai происходит после снижения внутри-ретикулярной концентрации ионов кальция при действии агонистов, активирующих фос-фолипазу С, либо вследствие утечки кальция из ретикулума при ингибировании кальциевой ATP-азы тапсигаргином или другими блокаторами этого фермента. Недавно высокий уровень экспрессии канала Orail был выявлен в скелетной мускулатуре [2] и в культивируемых скелетных миобластах и миотубулах линий С2С12 и mdx [3]. Для того чтобы определить роль канала Orail в транспорте ионов кальция через плазматическую мембрану скелетных клеток, проведено подавление его экспрессии по механизму РНК-интерференции. Мы показали, что инактивация мРНК, кодирующей Orail в многоядерных скелетных миотубулах, образующихся при дифференцировке миобластов линии mdx, коррелирует с уменьшением индуцированного тапсигаргином входа 45Са2+ в эти клетки [3]. Короткая интерферирующая РНК с бессмысленной последовательностью (non-target siR-NA) не оказывала влияния на депо-зависимый вход ионов кальция. Трансфекция миотубул siRNA, направленной против мРНК Orail, частично подавляла вход 45Са в миотубулы в ответ на активацию пуринергических рецепторов с помощью ATP, полностью устраняла вход 45Са2+, вызванный лизофосфатидилхолином, и не влияла на транспорт ионов кальция через потенциал-управляемые каналы. При измерении кинетики изменений [Ca^]^ в миотубулах, нагруженных Fura2, установлено, что подавление экспрессии Orail уменьшает скорость роста и максимальный подъем [Ca^]^ при действии тапсигаргина. Инактивация мрНк, кодирующей Orail, и подавление депо-зависимого входа 45Са происходила уже через 24 ч после трансфекции. При более длительной (2 и 3 сут) обработке миотубул siRNA, направленной против мРНК Orail, происходила их гибель. Таким образом, полученные данные указывают, что через каналы Orail осуществляется депо-зависимый вход ионов кальция в скелетные клетки. Наличие этих каналов необходимо для сохранения клетками жизнеспособности.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 08-04-0l466) и Швейцарского национального научного фонда (программа SCOPES, грант IB74AO-ll0940).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Feske S., Gwack Y, Prakriya M, Srikanth S., Puppel S.H., Tanasa B., Hogan P.G., Lewis R.S., Daly M, Rao A. A mutation in Orail causes immune deficiency by abrogating CRAC channel function // Nature. 2006. V. 44l(7090). P. l79-l85.
2. Stiber J., Hawkins A., Zhang Z.S., Wang S., Burch J., Graham V, Ward C.C., Seth M, Finch E, Malouf N., Williams R.S., Eu J.P., Rosenberg P. STIMl signalling controls store-operated calcium entry required for development and contractile function in skeletal muscle // Nat. Cell Biol. 2008. V.l0(6). P. 688-697.
3. Авдонин П.В., Суханова И.Ф., Сурков К В., Руегг У.Т. Экспрессия и функциональная роль белка Orai-l в скелетных миобластах и миотубулах // Биол. мембраны. 2008. Т. 25. № 6. С. 472-479.
РАЗНООБРАЗИЕ КАНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ГРАМИЦИДИНА А
И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ
© 2009 г. Ю. Н. Антоненко
Научно-исследовательский институт физико-химической биологии им. АН. Белозерского Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва, 119992; электронная почта:
antonen@genebee .msu.ru
Грамицидин А - это каиалообразующий иентадекапеитид, селективный для одновалентных катионов. В нашей лаборатории разработан метод сенсибилизированной фотоинактивации, позволяющий изучать кинетические свойства каналов грамицидина на уровне интегрального тока. Метод основан на селективном повреждении триптофановых остатков в молекуле грамицидина под действием синглетного кислорода, образующегося при вспышке света в присутствии сенсибилизатора. Данным методом в комбинации с измерением одиночных каналов исследовано взаимодействие авидина с производным грамицидина, несущим биотиновую группировку на С-конце пептида. Показано, что под действием авидина образуются двойные каналы грамицидина, которые существенно более стабильны по сравнению с контрольными. Изучены также производные грамицидина, несущие на С-конце поликатионную последовательность, заканчивающуюся остатком цистеина. Показано, что свойства ионных каналов этих производных существенно зависят от факторов, влияющих на степень окисленности-восстановленности.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 06-04-48523).
ТРИЦИКЛИЧЕСКИЕ МОНО- И ДИКАТИОНЫ - БЛОКАТОРЫ КАНАЛОВ АМРА- И NMDA-РЕЦЕПТОРОВ
© 2009 г. О. И. Барыгин, Н. В. Лучкина, Д. Б. Тихонов
Институт эволюционной физиологии и биохимии РАН, Санкт-Петербург; электронная почта:
denistikhonov2002@yahoo .com
Трициклические моно- и дикатионные соединения (производные 9-аминоакридина) являются блокаторами каналов NMDA- и АМРА-рецепторов. В представленной работе сопоставлены структурно-функциональные отношения в рядах этих соединений и проанализированы особенности механизмов блокады NMDA- и АМРА-каналов. Эксперименты проведены методом локальной фиксации потенциала на нейронах, изолированных из срезов мозга крысы. Показано, что 9-аминоакридин и его производные, сохраняющие плоскую структуру сопряженных ароматических циклов, являются "foot-in-the-door" блокаторами NMDA-каналов, т.е. при их связывании канал закрыться не может. Нарушение плоской структуры приводит к появлению эффекта "ловушки". Таким образом, выявлена одна из важных структурных детерминант механизмов блокады. Другая важная особенность действия этих соединений на каналы NMDA-рецепторов - крутая концентрационная зависимость, предполагающая связывание двух молекул в канале. Вероятно, плоская ароматическая структура позволяет 9-аминоакридину и его аналогам формировать в канале диме-ры за счет стекинг-взаимодействия.
При блокаде АМРА-каналов 9-аминоакридин и его производные с плоской ароматической структурой также демонстрируют ряд особенностей. Их действие не зависит от потенциала на мембране, что свидетельствует о поверхностной локализации участка связывания. Дикатионные аналоги не являются более активными, как это характерно для классических каналоблокаторов - производных адамантана и фенилциклогексила, имеющих V-образную структуру. Можно заключить, что 9-аминоакридин и его производные с плоской ароматической структурой связываются со специфическим сайтом в АМРА-рецепто-ре. Это открывает возможность разработки в дальнейшем принципиально нового семейства неконкурентных антагонистов АМРА-рецепторов.
PRESENILINS FUNCTION AS ER CALCIUM LEAK CHANNELS: IMPLICATIONS FOR ALZHIEMER'S DISEASE
© 2009 г. I. Bezprozvanny
UT Southwestern Medical Center at Dallas, Dallas, TX 75390, USA; e-mail: Ilya.Bezprozvanny@UTSouthwestern.edu
Alzheimer's disease (AD) is a progressive and irreversible neurodegenerative disorder. Mutations in presenilins are responsible for approximately 40% of all early onset familial Alzheimer's disease (FAD) cases in which a genetic cause has been identified. FAD mutations and genetic deletions of presenilins have been linked with calcium signaling abnormalities, but mechanistic basis for these results has not been clearly determined. Presenilins are highly conserved transmembrane proteins that support cleavage of the amyloid precursor protein by gamma-secretase. In our studies we discovered that in addition to acting as a gamma-secretase, presenilins also function as passive endoplasmic reticulum calcium (Ca2+) leak channels. We demonstrate that wild type PS1 and PS2 proteins form low conductance divalent cation-permeable ion channels in planar lipid bilayers. In experiments with PS1/2 double knockout (DKO) mouse embryonic fibroblasts (MEFs) we discovered that presenilins account for ~80% of passive Ca2+ leak from the endoplasmic reticulum. The ER Ca2+ leak function of presenilins is independent from their gamma-secretase function. In additional experiments we demonstrated that ER Ca2+ leak function of presenilins is impaired by many FAD-causing mutations in presenilins. Our data uncover a novel Ca2+ signaling function of presenilins and provide support to the potential role of disturbed Ca2+ homeostasis in Ad pathogenesis. Recently we expanded our studies of presenilins and Ca2+ signaling to neuronal system. Our latest findings will be discussed.
Supported by McKnight Neuroscience of Brain Disorders Award, Robert A. Welch Foundation, the Institute for the Study of Aging, the NINDS grants R01NS38082 and R01NS056224.
REFERENCES
1. Tu H, Nelson O., Bezprozvanny A., Wang Z., Lee S.F., Hao Y.H., Serneels L., De Strooper B., Yu G., Bezprozvanny I. Presenilins form ER Ca2+ leak channels, a function disrupted by familial Alzheimer's disease-linked mutations // Cell. 2006. V. 126. P. 981-993.
2. Nelson O., Tu H, Lei T, Bentahir M, de Strooper B., Bezprozvanny I. Familial Alzheimer disease-linked mutations specifically disrupt Ca2+ leak function of presenilin 1 // J. Clin. Investigation. 2007. V. 117. P. 1230-1239.
"CYS-LOOP RECEPTOR" ИОННЫЕ КАНАЛЫ: СТРУКТУРА,
ФУНКЦИЯ И РЕГУЛЯЦИЯ
© 2009 г. П. Д. Брежестовский
Средиземноморский институт нейробиологии, Марсель, Франция; электронная почта: pbreges@inmed.univ-mrs.fr
В организмах позвоночных один из основных классов рецептор-управляемых ионных каналов представлен семейством "Cys-loop''-рецепторов. Функциональный канал формируется пятью белковыми субъединицами, каждая из которых содержит в наружном домене участок из 13 аминокислот, ограниченный о
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.