Preview

Вестник Московского университета. Серия 16. Биология

Расширенный поиск

МОЛЕКУЛЯРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ТЕТРАМЕРИЗАЦИОННОГО ДОМЕНА КАЛИЕВОГО КАНАЛА Kv10.2 ЧЕЛОВЕКА В РАЗЛИЧНЫХ ОЛИГОМЕРНЫХ СОСТОЯНИЯХ

Полный текст:

Аннотация

Потенциал-управляемый калиевый канал Kv10.2 экспрессируется в нервной системе, однако его функции и участие в развитии болезней человека остаются мало изученными. Мутации канала Kv10.2 были обнаружены при эпилептической энцефалопатии и аутизме. Моделирование пространственной структуры канала является важным инструментом для получения информации о молекулярных аспектах его функционирования и механизмах, ответственных за патогенез. В настоящей работе выполнено молекулярное моделирование спирального фрагмента C-концевого домена канала Kv10.2 человека (hEAG2) в димерной, тримерной и тетрамерной формах. Стабильность всех форм подтверждена расчётами методом молекулярной динамики. Выявлены контакты и взаимодействия, стабилизирующие структуру.

Об авторах

В. Н. Новоселецкий
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

канд. физ-мат. наук, доц. кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-57-38



А. Д. Волынцева
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

мл. науч. сотр. кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-57-38



К. В. Шайтан
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

докт. физ-мат. наук, проф., зам. зав. кафедрой биоинженерии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-57-38



О. С. Соколова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

докт. биол. наук, проф. кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-57-38



Список литературы

1. Saganich M.J., Vega-Saenz de Miera E., Nadal M.S., Baker H., Coetzee W.A., Rudy B. Cloning of components of a novel subthreshold-activating K(+) channel with a unique pattern of expression in the cerebral cortex // J. Neurosci. 1999. Vol. 19. N 24. P. 10789–10802.

2. Asher V., Sowter H., Shaw R., Bali A., Khan R. Eag and HERG potassium channels as novel therapeutic targets in cancer // World J. Surg. Oncol. 2010. Vol. 8. N 1. P. 113.

3. Yang Y., Vasylyev D.V., Dib-Hajj F., Veeramah K.R., Hammer M.F., Dib-Hajj S.D., Waxman S.G. Multistate structural modeling and voltage-clamp analysis of epilepsy/ autism mutation Kv10.2-R327H demonstrate the role of this residue in stabilizing the channel closed state // J. Neurosci. 2013. Vol. 33. N 42. P. 16586–16593.

4. Wulff H., Pardo L.A., Castle N.A. Voltage-gated potassium channels as therapeutic targets // Nat. Rev. Drug Discov. 2009. Vol. 8. N 12. P. 982–1001.

5. Ju M., Wray D. Molecular identification and characterisation of the human eag2 potassium channel // FEBS Lett. 2002. Vol. 524. N 1–3. P. 204–210.

6. Schönherr R., Gessner G., Löber K., Heinemann S.H. Functional distinction of human EAG1 and EAG2 potassium channels // FEBS Lett. 2002. Vol. 514. N 2–3. P. 204–208.

7. Karlova M.G., Pischalnikova A.V., Ramonova A.A., Moisenovich M.M., Sokolova O.S., Shaitan K.V. In vitro fluorescence assay to study the folding of Kv ion channels // Biophysics. 2011. Vol. 56. N 2. P. 243–249.

8. Ludwig J., Owen D., Pongs O. Carboxy-terminal domain mediates assembly of the voltage-gated rat ether-à-go-go potassium channel // EMBO J. 1997. Vol. 16. N 21. P. 6337–6345.

9. Jenke M., Sánchez A., Monje F., Stühmer W., Weseloh R.M., Pardo L.A. C-terminal domains implicated in the functional surface expression of potassium channels // EMBO J. 2003. Vol. 22. N 3. P. 395–403.

10. Wiener R., Haitin Y., Shamgar L., Fernández-Alonso M.C., Martos A., Chomsky-Hecht O., Rivas G., Attali B., Hirsch J.A. The KCNQ1 (Kv7.1) COOH terminus, a multitiered scaffold for subunit assembly and protein interaction // J. Biol. Chem. 2008. Vol. 283. N 9. P. 5815–5830.

11. Ju M., Wray D. Molecular regions responsible for differences in activation between heag channels // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2006. Vol. 342. N 4. P. 1088–1097.

12. Stevens L., Ju M., Wray D. Roles of surface residues of intracellular domains of heag potassium channels // Eur. Biophys. J. 2009. Vol. 38. N 4. P. 523–532.

13. Sokolova O.S., Shaitan K.V., Grizel A.V., Popinako A.V., Karlova M.G., Kirpichnikov M.P. Three-dimensional structure of human voltage-gated ion channel kv10.2 studied by electron microscopy of macromolecules and molecular modeling // Russ. J. Bioorganic Chem. 2012. Vol. 38. N 2. P. 152–158.

14. Whicher J.R., MacKinnon R. Structure of the voltagegated K+ channel Eag1 reveals an alternative voltage sensing mechanism // Science. 2016. Vol. 353. N 6300. P. 664–669.

15. Novoseletsky V.N., Volyntseva A.D., Shaitan K.V., Kirpichnikov M.P., Feofanov A.V. Modeling of the binding of peptide blockers to voltage-gated potassium channels: Approaches and evidence // Acta Naturae. 2016. Vol. 8. N 2. P. 35–46.

16. Glukhov G.S., Popinako A.V., Grizel A.V., Shaitan K.V., Sokolova O.S. The structure of a human voltage-gated potassium Kv10.2 channel which lacks a cytoplasmic pas domain // Biophysics. 2016. Vol. 61. N 4. P. 591–595.

17. Van Der Spoel D., Lindahl E., Hess B., Groenhof G., Mark A.E., Berendsen H.J.C. GROMACS: Fast, flexible, and free // J. Comp. Chem. 2005. Vol. 26. N 16. P. 1701–1718.

18. Strelkov S.V., Burkhard P. Analysis of α-helical coiled coils with the program TWISTER reveals a structural mechanism for stutter compensation // J. Struct. Biol. 2002. Vol. 137. N 1–2. P. 54–64.

19. Baker N.A., Sept D., Joseph S., Holst M.J., McCammon J.A. Electrostatics of nanosystems: application to microtubules and the ribosome // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001. Vol. 98. N 18. P. 10037–10041.

20. Schymkowitz J., Borg J., Stricher F., Nys R., Rousseau F., Serrano L. The FoldX web server: an online force field // Nucleic Acids Res. 2005. Vol. 33. Suppl. 2. P. W382–W388.

21. Vincent T.L., Green P.J., Woolfson D.N. LOGICOIL –multi-state prediction of coiled-coil oligomeric state // Bioinformatics. 2013. Vol. 29. N 1. P. 69–76.

22. Rao J.N., Rivera-Santiago R., Li X.E., Lehman W., Dominguez R. Structural analysis of smooth muscle tropomyosin α and β isoforms // J. Biol. Chem. 2012. Vol. 287. N 5. P. 3165–3174.

23. Xu Q., Minor D.L. Crystal structure of a trimeric form of the K(V)7.1 (KCNQ1) A-domain tail coiled-coil reveals structural plasticity and context dependent changes in a putative coiled-coil trimerization motif // Protein Sci. 2009. Vol. 18. N 10. P. 2100–2114.

24. Kammerer R., Kostrewa D., Progias P., Honnappa S., Avila D., Lustig A., Winkler F.K., Pieters J., Steinmetz M.O. A conserved trimerization motif controls the topology of short coiled coils // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005. Vol. 102. N 39. P. 13891–13896.

25. Howard R.J., Clark K.A., Holton J.M., Minor D.L. Structural insight into KCNQ (Kv7) channel assembly and channelopathy // Neuron. 2007. Vol. 53. N 5. P. 663–675.

26. Sadovnichy V., Tikhonravov A., Voevodin V., Opanasenko V. “Lomonosov”: Supercomputing at Moscow State University // Contemporary High Performance Computing: From Petascale toward Exascale / Ed. J.S. Vetter. Boca Raton: Chapman & Hall/CRC, 2013. P. 283–307.


Для цитирования:


Новоселецкий В.Н., Волынцева А.Д., Шайтан К.В., Соколова О.С. МОЛЕКУЛЯРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ТЕТРАМЕРИЗАЦИОННОГО ДОМЕНА КАЛИЕВОГО КАНАЛА Kv10.2 ЧЕЛОВЕКА В РАЗЛИЧНЫХ ОЛИГОМЕРНЫХ СОСТОЯНИЯХ. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2017;72(2):82-86.

For citation:


Novoseletsky V.N., Volyntseva A.D., Shaitan K.V., Sokolova O.S. MOLECULAR MODELING OF TETRAMERIZATION DOMAIN OF HUMAN POTASSIUM CHANNEL Kv10.2 IN DIFFERENT OLIGOMERIC STATES. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2017;72(2):82-86. (In Russ.)

Просмотров: 61


ISSN 0137-0952 (Print)