Preview

Вестник Московского университета. Серия 16. Биология

Расширенный поиск

ЭФФЕКТЫ МЕЖИОННЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ПРИ ФУНКЦИОНИРОВАНИИ И ИНГИБИРОВАНИИ ПОТЕНЦИАЛ-ЗАВИСИМЫХ КАЛИЕВЫХ КАНАЛОВ

Полный текст:

Аннотация

Методами молекулярной динамики с использованием суперкомпьютера МГУ “Ломоносов” исследована ионная проводимость потенциал-зависимого калиевого канала KcsA в полноатомной модели на субмикросекундных временах. Использовалась структура KcsA в открытом состоянии, полученная методом рентгеноструктурного анализа (pdb код 3fb7). Показано, что при физиологических условиях проводимость канала осуществляется по кооперативному механизму и наиболее вероятным является прохождение “пачки” из трех ионов алия. Исследовано также взаимодействие гомологичного ионного канала Kv1.2 c нейротоксином. Показано, что межионное взаимодействие относительно мало влияет на связывание канала с токсином.

Об авторах

К. В. Шайтан

Россия

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



О. С. Соколова

Россия

канд. биол. наук, доц. кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-938-00-05



А. К. Шайтан

Россия

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



М. А. Касимова

Россия

аспирантка кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-57-38



В. Н. Новоселецкий

Россия

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



М. П. Кирпичников

Россия

докт. физ.-мат. наук, академик, декан биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-57-38



Список литературы

1. Domene C. Molecular dynamics simulations of potassium channels // Central European J. of Chemistry 2007. Vol. 5. P. 635—671.

2. Jensen M., Borhani D., Lindorff-Larsen K., Maragakis P., Jogini V., Eastwood M., Dror R., Shaw D. Principles of conduction and hydrophobic gating in K+ channels // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2010. Vol. 107. P. 5833—5838.

3. Berneche S., Roux B. Energetics of ion conduction through the K+ channel // Nature. 2001. Vol. 414. P. 73—77.

4. Khalili-Araghi F., Tajkhorshid E., Schulten K. Dynamics of K+ Ion Conduction through Kv1.2 // Biophys. J. 2006. Vol. 91. P. L72—L74.

5. Соколова О.С., Шайтан К.В., Гризель А.В., Попинако А.В., Карлова М.Г., Кирпичников М.П. Трехмерная структура потенциал-зависимого человеческого канала Kv10.2 по данным электронной микроскопии макромолекул и молекулярного моделирования // Биоорган. химия. 2012. Т. 38, № 2. С. 1—8.

6. Boiteux C., Kraszewski S., Ramseyer C., Girardet C. Ion conductance vs. pore gating and selectivity in KcsA channel: Modeling achievements and perspectives // J. Molecular Mod. 2007. Vol. 13. P. 699—713.

7. Cuello L., Jogini V., Cortes M., Perozo E. Structural mechanism of C-type inactivation in K+ channels // Nature. 2010. Vol. 466. P. 203—208.

8. Smart O., Neduvelil J., Wang X., Wallace B., Sansom M. HOLE: A program for the analysis of the pore dimensions of ion channel structural models // J. of Molecular Graphics. 1996. Vol. 14. P. 354—360.

9. Duan Y., Wu C., Chowdhury S., Lee M., Xiong G., Zhang W., Yang R., Cieplak P., Luo R., Lee T., Caldwell J., Wang J., Kollman P. A point-charge force field for molecular mechanics simulations of proteins based on condensed-phase quantum mechanical calculations // J. Comput. Chem. 2003. Vol. 24. P. 1999—2012.

10. Miloshevsky G., Jordan P. Conformational Changes in the Selectivity Filter of the Open-State KcsA Channel: An Energy Minimization Study // Biophys. J. 2008. Vol. 95. P. 3239—3251.

11. Berger O., Edholm O., Jдhnig F. Molecular dynamics simulations of a fluid bilayer of dipalmitoylphosphatidylcholine at full hydration, constant pressure, and constant temperature // Biophys. J. 1997. Vol. 72. P. 2002—2013.

12. Wolf M.G., Hoefling M., Aponte-Santamarнa C., Grubmьller H., Groenhof G. g_membed: Efficient insertion of a membrane protein into an equilibrated lipid bilayer with minimal perturbation // J. Comput. Chem. 2010. Vol. 31. P. 2169—2174.

13. Case D., Cheatham T., Darden T., Gohlke H., Luo R., Merz K., Onufriev A., Simmerling C., Wang B., Woods R. The Amber biomolecular simulation programs // J. Comput. Chem. 2005. Vol. 26. P. 1668—1688.

14. Phillips J., Braun R., Wang W., Gumbart J., Tajkhorshid E., Villa E., Chipot C., Skeel R., Kalй L., Schulten K. Scalable molecular dynamics with NAMD // J. Comput. Chem. 2005. Vol. 26. P. 1781—1802.

15. Karlova M.G., Piscshalnikova 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 (Moscow). 2011. Vol. 56. N 2. P. 272—279.

16. Long S.B., Campbell E.B., Mackinnon R. Crystal Structure of a Mammalian Voltage-Dependent Shaker Family K+ Channel // Science. 2005. Vol. 309. P. 897—903.

17. Krezel A.M., Kasibhatla C., Hidalgo P., MacKinnon R., Wagner G. Solution structure of the potassium channel inhibitor agitoxin 2: Caliper for probing channel geometry // Protein Sci. 1995. Vol. 4. P. 1478—1489.

18. Maestro, version 9.5, Schrцdinger L.L.C. New York, 2007; http://www.schrodinger.com

19. Eriksson M.A., Roux B. Modeling the structure of agitoxin in complex with the shaker K+ channel: a computational approach based on experimental distance restraints extracted from thermodynamic mutant cycles // Biophys. J. 2002. Vol. 83. N 5. P. 2595—609.

20. Tieleman D.P., Sansom M.S.P., Berendsen H.J.C. Alamethicin Helices in a Bilayer and in Solution: MolecularDynamics Simulations // Biophys. J. 1999. Vol. 76. P. 40.

21. Humphrey W., Dalke A., Schulten K. VMD: visual molecular dynamics // J. Molec. Graphics. 1996. Vol. 14. P. 33—38.

22. Dolinsky T.J., Czodrowski P., Li H., Nielsen J.E., Jensen J.H., Klebe G., Baker N.A. PDB2PQR: expanding and upgrading automated preparation of biomolecular structures for molecular simulations // Nucleic Acids Res. 2007. Vol. 35. P. W522—525.

23. Chakrapani S., Cordero-Morales J., Perozo E. A Quantitative Description of KcsA Gating II: Single-Channel Currents // J. Gen. Physiol. 2007. Vol. 130. P. 479—496.

24. LeMasurier M., Heginbotham L., Miller C. Kcsa. It’s a Potassium Channel // J. Gen. Physiol. 2001. Vol. 118. P. 303—314.

25. Grottesi A., Sansom M.S. Molecular dynamics simulations of a K+ channel blocker: Tc1 toxin from Tityus cambridgei // FEBS Lett. 2003. Vol. 535. N 1—3. P. 29—33.


Для цитирования:


Шайтан К.В., Соколова О.С., Шайтан А.К., Касимова М.А., Новоселецкий В.Н., Кирпичников М.П. ЭФФЕКТЫ МЕЖИОННЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ПРИ ФУНКЦИОНИРОВАНИИ И ИНГИБИРОВАНИИ ПОТЕНЦИАЛ-ЗАВИСИМЫХ КАЛИЕВЫХ КАНАЛОВ. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2012;(4):17-23.

For citation:


Shaitan K.V., Sokolova O.S., Shaitan A.K., Kasimova M.A., Novoseletsky V.N., Kirpichnikov M.P. INFLUENCE OF INTERIONIC INTERACTIONS ON FUNCTIONAL STATE OF KV CHANNELS AND ON BLOCKER BINDING. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2012;(4):17-23. (In Russ.)

Просмотров: 115


ISSN 0137-0952 (Print)