Механизмы активации потенциал-управляемых калиевых каналов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Калиевые потенциал-управляемые каналы (Kv) играют важную роль в разнообразных клеточных процессах, таких, как функционирование возбудимых клеток, регуляция апоптоза, клеточной дифференцировки и роста, выделение нейротрансмиттеров, гормонов, обеспечение сердечной деятельности и др. Нарушение функционирования Kv-каналов приводит к тяжелым наследственным заболеваниям и развитию опухолей, в том числе злокачественных. Понимание механизмов функционирования Kv-каналов - ключевой фактор для определения причин заболеваний, связанных с мутациями каналов, и поиска новых лекарственных средств. Механизм активации каналов - тема продолжающихся дебатов, и консенсус в этом вопросе пока не достигнут. В данном обзоре рассмотрены ключевые этапы изучения механизмов функционирования Kv-каналов и описаны основные модели их активации, известные к настоящему времени.

Об авторах

А. В. Гризель

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: sokolova@mail.bio.msu.ru
Россия

Г. С. Глухов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: sokolova@mail.bio.msu.ru
Россия

О. С. Соколова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: sokolova@mail.bio.msu.ru
Россия

Список литературы

  1. Yu F.H., Yarov-Yarovoy V., Gutman G.A., Catterall W.A. // Pharmacol. Rev. 2005, V.57, P.387-395
  2. Gutman G.A., Chandy K.G., Grissmer S., Lazdunski M., McKinnon D., Pardo L.A., Robertson G.A., Rudy B., Sanguinetti M.C., Stühmer W., Wang X. // Pharmacol. Rev. 2005, V.57, P.473-508
  3. Hoshi T., Zagotta W.N., Aldrich R.W. // Science. 1990, V.250, P.533-538
  4. Yellen G. // Nature 2002, V.419, P.35-42
  5. Bosma M.M., Hille B. // Endocrinology. 1992, V.130, P.3411-3420
  6. Pal S.K., Takimoto K., Aizenman E., Levitan E.S. // Cell Death. Differ. 2006, V.13, P.661-667
  7. Deutsch C., Chen L.Q. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1993, V.90, P.10036-10040
  8. Singer-Lahat D., Sheinin A., Chikvashvili D., Tsuk S., Greitzer D., Friedrich R., Feinshreiber L., Ashery U., Benveniste M., Levitan E.S. // J. Neurosci. 2007, V.27, P.1651-1658
  9. MacDonald P.E., Sewing S., Wang J., Joseph J.W., Smukler S.R., Sakellaropoulos G., Saleh M.C., Chan C.B., Tsushima R.G., Salapatek A.M. // J. Biol. Chem. 2002, V.277, P.44938-44945
  10. Kim S.J., Widenmaier S.B., Choi W.S., Nian C., Ao Z., Warnock G., McIntosh C.H. // Cell Death. Differ. 2012, V.19, P.333-344
  11. Wang Q., Curran M.E., Splawski I., Burn T.C., Millholland J.M., VanRaay T.J., Shen J., Timothy K.W., Vincent G.M., de Jager T. // Nat. Genet. 1996, V.12, P.17-23
  12. Wray D. // Eur. Biophys. J. 2009, V.38, P.271-272
  13. Watanabe H., Nagata E., Kosakai A., Nakamura M., Yokoyama M., Tanaka K., Sasai H. // J. Neurochem. 2000, V.75, P.28-33
  14. Beekwilder J.P., O’Leary M.E., van den Broek L.P., van Kempen G.T., Ypey D.L., van den Berg R.J. // J. Pharmacol. Exp. Ther. 2003, V.304, P.531-538
  15. Camacho J. // Cancer Lett. 2006, V.233, P.1-9
  16. Milescu M., Lee H.C., Bae C.H., Kim J.I., Swartz K.J. // J. Gen. Physiol. 2013, V.141, P.203-216
  17. Thomas D., Wimmer A.B., Wu K., Hammerling B.C., Ficker E.K., Kuryshev Y.A., Kiehn J., Katus H.A., Schoels W., Karle C.A. // Naunyn Schmiedebergs Arch. Pharmacol. 2004, V.369, P.462-472
  18. Ikeda M., Tomita Y., Mouri A., Koga M., Okochi T., Yoshimura R., Yamanouchi Y., Kinoshita Y., Hashimoto R., Williams H.J. // Biological Psychiatry 2010, V.67, P.263-269
  19. Sokolova O. // FEBS Lett. 2004, V.564, P.251-256
  20. Carrington J.C., Freed D.D. // Virology Journal 1990, V.64, P.1590-1597
  21. Long S.B., Campbell E.B., Mackinnon R. // Science. 2005, V.309, P.897-903
  22. Brandt F., Etchells S.A., Ortiz J.O., Elcock A.H., Hartl F.U., Baumeister W. // Cell. 2009, V.136, P.261-271
  23. Myasnikov A.G., Afonina Z.A., Klaholz B.P. // Ultramicroscopy. 2013, V.126, P.33-39
  24. Doyle D.A., Morais Cabral J., Pfuetzner R.A., Kuo A., Gulbis J.M., Cohen S.L., Chait B.T., MacKinnon R. // Science. 1998, V.280, P.69-77
  25. Lu Z., Klem A.M., Ramu Y. // J. Gen. Physiol. 2002, V.120, P.663-676
  26. Lu Z., Klem A.M., Ramu Y. // Nature 2001, V.413, P.809-813
  27. Labro A.J., Raes A.L., Grottesi A., van Hoorick D., Sansom M.S., Snyders D.J. // J. Gen. Physiol. 2008, V.132, P.667-680
  28. Barghaan J., Bahring R. // J. Gen. Physiol. 2009, V.133, P.205-224
  29. Batulan Z., Haddad G.A., Blunck R. // J. Biol. Chem. 2010, V.285, P.14005-14019
  30. Haddad G.A., Blunck R. // J. Gen. Physiol. 2011, V.137, P.455-472
  31. Pischalnikova A.V., Sokolova O.S. // J. Neuroimmune Pharmacol. 2009, V.4, P.71-82
  32. Leicher T., Bahring R., Isbrandt D., Pongs O. // J. Biol. Chem. 1998, V.273, P.35095-35101
  33. Shi G., Nakahira K., Hammond S., Rhodes K. J., Schechter L.E., Trimmer J.S. // Neuron. 1996, V.16, P.843-852
  34. Wray D. // Eur. Biophys. J. 2004, V.33, P.194-200
  35. Rasmusson R.L., Morales M.J., Wang S., Liu S., Campbell D.L., Brahmajothi M.V., Strauss H.C. // Circ. Res. 1998, V.82, P.739-750
  36. Sigworth F.J. // Q. Rev. Biophys. 1994, V.27, P.1-40
  37. Rettig J., Heinemann S.H., Wunder F., Lorra C., Parcej D.N., Dolly J.O., Pongs O. // Nature 1994, V.369, P.289-294
  38. Armstrong C.M., Bezanilla F. // J. Gen. Physiol. 1977, V.70, P.567-590
  39. Zagotta W.N., Hoshi T., Aldrich R.W. // Science. 1990, V.250, P.568-571
  40. Blunck R., Cordero-Morales J.F., Cuello L.G., Perozo E., Bezanilla F. // J. Gen. Physiol. 2006, V.128, P.569-581
  41. Cordero-Morales J.F., Cuello L.G., Zhao Y., Jogini V., Cortes D.M., Roux B., Perozo E. // Nat. Struct. Mol. Biol. 2006, V.13, P.311-318
  42. Cordero-Morales J.F., Cuello L.G., Perozo E. // Nat. Struct. Mol. Biol. 2006, V.13, P.319-322
  43. Jiang Y., Lee A., Chen J., Ruta V., Cadene M., Chait B.T., MacKinnon R. // Nature 2003, V.423, P.33-41
  44. Long S.B., Tao X., Campbell E.B., MacKinnon R. // Nature 2007, V.450, P.376-382
  45. Laine M., Lin M.C., Bannister J.P., Silverman W.R., Mock A.F., Roux B., Papazian D.M. // Neuron. 2003, V.39, P.467-481
  46. Ruta V., Chen J., MacKinnon R. // Cell. 2005, V.123, P.463-475
  47. Posson D.J., Ge P., Miller C., Bezanilla F., Selvin P.R. // Nature 2005, V.436, P.848-851
  48. Chanda B., Asamoah O.K., Blunck R., Roux B., Bezanilla F. // Nature 2005, V.436, P.852-856
  49. Yarov-Yarovoy V., Baker D., Catterall W.A. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006, V.103, P.7292-7297
  50. Campos F.V., Chanda B., Roux B., Bezanilla F. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007, V.104, P.7904-7909
  51. Grabe M., Lai H.C., Jain M., Jan Y.N., Jan L.Y. // Nature 2007, V.445, P.550-553
  52. Lewis A., Jogini V., Blachowicz L., Laine M., Roux B. // J. Gen. Physiol. 2008, V.131, P.549-561
  53. Pathak M.M., Yarov-Yarovoy V., Agarwal G., Roux B., Barth P., Kohout S., Tombola F., Isacoff E.Y. // Neuron. 2007, V.56, P.124-140
  54. Khalili-Araghi F., Jogini V., Yarov-Yarovoy V., Tajkhorshid E., Roux B., Schulten K. // Biophys. J. 2010, V.98, P.2189-2198
  55. Vargas E., Bezanilla F., Roux B. // Neuron. 2011, V.72, P.713-720
  56. Jensen M.O., Jogini V., Borhani D.W., Leffler A.E., Dror R.O., Shaw D.E. // Science. 2012, V.336, P.229-233
  57. Yarov-Yarovoy V., DeCaen P.G., Westenbroek R.E., Pan C.Y., Scheuer T., Baker D., Catterall W.A. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2012, V.109, P.93-102
  58. Goldstein S.A., Miller C. // Biophys. J. 1992, V.62, P.5-7
  59. Gandhi C.S., Isacoff E.Y. // J. Gen. Physiol. 2002, V.120, P.455-463
  60. Li-Smerin Y., Hackos D.H., Swartz K.J. // Neuron. 2000, V.25, P.411-423
  61. Schonherr R., Mannuzzu L.M., Isacoff E.Y., Heinemann S.H. // Neuron. 2002, V.35, P.935-949
  62. Schoppa N.E., McCormack K., Tanouye M.A., Sigworth F.J. // Science. 1992, V.255, P.1712-1715
  63. Seoh S.A., Sigg D., Papazian D.M., Bezanilla F. // Neuron. 1996, V.16, P.1159-1167
  64. Aggarwal S.K., MacKinnon R. // Neuron. 1996, V.16, P.1169-1177
  65. Starace D.M., Stefani E., Bezanilla F. // Neuron. 1997, V.19, P.1319-1327
  66. Starace D.M., Bezanilla F. // J. Gen. Physiol. 2001, V.117, P.469-490
  67. Larsson H.P., Baker O.S., Dhillon D.S., Isacoff E.Y. // Neuron. 1996, V.16, P.387-397
  68. Baker O.S., Larsson H.P., Mannuzzu L.M., Isacoff E.Y. // Neuron. 1998, V.20, P.1283-1294
  69. Papazian D.M., Shao X.M., Seoh S.A., Mock A.F., Huang Y., Wainstock D.H. // Neuron. 1995, V.14, P.1293-1301
  70. Tiwari-Woodruff S.K., Schulteis C.T., Mock A.F., Papazian D.M. // Biophys. J. 1997, V.72, P.1489-1500
  71. Tiwari-Woodruff S.K., Lin M.A., Schulteis C.T., Papazian D.M. // J. Gen. Physiol. 2000, V.115, P.123-138
  72. Li-Smerin Y., Hackos D.H., Swartz K.J. // J. Gen. Physiol. 2000, V.115, P.33-50
  73. Gandhi C.S., Clark E., Loots E., Pralle A., Isacoff E.Y. // Neuron. 2003, V.40, P.515-525
  74. Elinder F., Mannikko R., Larsson H.P. // J. Gen. Physiol. 2001, V.118, P.1-10
  75. Elinder F., Arhem P., Larsson H.P. // Biophys. J. 2001, V.80, P.1802-1809
  76. Mannuzzu L.M., Moronne M.M., Isacoff E.Y. // Science. 1996, V.271, P.213-216
  77. Yusaf S.P., Wray D., Sivaprasadarao A. // Pflugers Arch. 1996, V.433, P.91-97
  78. Cha A., Ruben P.C., George A.L., Jr. I.O., Fujimoto E., Bezanilla F. // Neuron. 1999, V.22, P.73-87
  79. Glauner K.S., Mannuzzu L.M., Gandhi C.S., Isacoff E.Y. // Nature 1999, V.402, P.813-817
  80. Bezanilla F., Perozo E., Stefani E. // Biophys. J. 1994, V.66, P.1011-1021
  81. Jiang Y., Ruta V., Chen J., Lee A., MacKinnon R. // Nature 2003, V.423, P.42-48
  82. Lee S.Y., Lee A., Chen J., MacKinnon R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005, V.102, P.15441-15446
  83. Yang N., George A.L., Jr. I.O., Horn R. // Neuron. 1996, V.16, P.113-122
  84. Starace D.M., Bezanilla F. // Nature 2004, V.427, P.548-553
  85. Ahern C.A., Horn R. // J. Gen. Physiol. 2004, V.123, P.205-216
  86. Gonzalez C., Rosenman E., Bezanilla F., Alvarez O., Latorre R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001, V.98, P.9617-9623
  87. Durell S.R., Shrivastava I.H., Guy H.R. // Biophys. J. 2004, V.87, P.2116-2130
  88. Durell S.R., Hao Y., Guy H.R. // J. Struct. Biol. 1998, V.121, P.263-284
  89. Asamoah O.K., Wuskell J.P., Loew L.M., Bezanilla F. // Neuron. 2003, V.37, P.85-97
  90. Islas L.D., Sigworth F.J. // J. Gen. Physiol. 2001, V.117, P.69-89
  91. Bezanilla F. // Physiol. Rev. 2000, V.80, P.555-592
  92. Jiang Q.X., Wang D.N., MacKinnon R. // Nature 2004, V.430, P.806-810
  93. Neale E.J., Elliott D.J., Hunter M., Sivaprasadarao A. // J. Biol. Chem. 2003, V.278, P.29079-29085
  94. Clayton G.M., Altieri S., Heginbotham L., Unger V.M., Morais-Cabral J.H. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008, V.105, P.1511-1515
  95. Villalba-Galea C.A., Sandtner W., Starace D.M., Bezanilla F. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008, V.105, P.17600-17607
  96. Bjelkmar P., Niemela P.S., Vattulainen I., Lindahl E. // PLoS Comput. Biol. 2009, V.5, P.e1000289
  97. Vieira-Pires R.S., Morais-Cabral J.H. // J. Gen. Physiol. 2010, V.136, P.585-592
  98. Broomand A., Elinder F. // Neuron. 2008, V.59, P.770-777
  99. Chen X., Wang Q., Ni F., Ma J. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010, V.107, P.11352-11357
  100. Tombola F., Pathak M.M., Gorostiza P., Isacoff E.Y. // Nature 2007, V.445, P.546-549
  101. Ramsey I.S., Mokrab Y., Carvacho I., Sands Z.A., Sansom M.S., Clapham D.E. // Nat. Struct. Mol. Biol. 2010, V.17, P.869-875
  102. Wood M.L., Schow E.V., Freites J.A., White S.H., Tombola F., Tobias D.J. // Biochim. Biophys. Acta. 2012, V.1818, P.286-293
  103. Horn R., Ding S., Gruber H.J. // J. Gen. Physiol. 2000, V.116, P.461-476
  104. del Camino D., Kanevsky M., Yellen G. // J. Gen. Physiol. 2005, V.126, P.419-428
  105. Pathak M., Kurtz L., Tombola F., Isacoff E. // J. Gen. Physiol. 2005, V.125, P.57-69
  106. Zagotta W.N., Hoshi T., Aldrich R.W. // J. Gen. Physiol. 1994, V.103, P.321-362
  107. Schmidt D., Jiang Q.X., MacKinnon R. // Nature 2006, V.444, P.775-779
  108. Guy H.R., Seetharamulu P. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1986, V.83, P.508-512
  109. Khalili-Araghi F., Jogini V., Yarov-Yarovoy V., Tajkhorshid E., Roux B., Schulten K. // Biophys. J. 2010, V.98, P.2189-2198
  110. Ahern C.A., Horn R. // Neuron. 2005, V.48, P.25-29
  111. Freites J.A., Tobias D.J., White S.H. // Biophys. J. 2006, V.91, №90, P.92
  112. Sands Z.A., Sansom M.S. // Structure. 2007, V.15, P.235-244
  113. Jogini V., Roux B. // Biophys. J. 2007, V.93, P.3070-3082
  114. Tao X., Lee A., Limapichat W., Dougherty D.A., MacKinnon R. // Science. 2010, V.328, P.67-73
  115. Delemotte L., Tarek M., Klein M.L., Amaral C., Treptow W. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011, V.108, P.6109-6114
  116. Henrion U., Zumhagen S., Steinke K., Strutz-Seebohm N., Stallmeyer B., Lang F., Schulze-Bahr E., Seebohm G. // Cell Physiol. Biochem. 2012, V.29, P.809-818
  117. Cole K.S., Moore J.W. // Biophys. J. 1960, V.1, P.1-14
  118. Lin M.C., Hsieh J.Y., Mock A.F., Papazian D.M. // J. Gen. Physiol. 2011, V.138, P.155-163
  119. Tao X., MacKinnon R. // J. Mol. Biol. 2008, V.382, P.24-33
  120. Madin K., Sawasaki T., Kamura N., Takai K., Ogasawara T., Yazaki K., Takei T., Miura K. I., Endo Y. // FEBS Lett. 2004, V.562, P.155-159
  121. Jensen M.O., Borhani D.W., Lindorff-Larsen K., Maragakis P., Jogini V., Eastwood M.P., Dror R.O., Shaw D.E. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010, V.107, P.5833-5838
  122. Schwarz T.L., Tempel B.L., Papazian D.M., Jan Y.N., Jan L.Y. // Nature 1988, V.331, P.137-142
  123. Zhou Y., Morais-Cabral J.H., Kaufman A., MacKinnon R. // Nature 2001, V.414, P.43-48
  124. Berneche S., Roux B. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003, V.100, P.8644-8648
  125. Vargas E., Yarov-Yarovoy V., Khalili-Araghi F., Catterall W.A., Klein M.L., Tarek M., Lindahl E., Schulten K., Perozo E., Bezanilla F. // J. Gen. Physiol. 2012, V.140, P.587-594
  126. Delemotte L., Treptow W., Klein M.L., Tarek M. // Biophys. J. 2010, V.99, P.72-74
  127. Tarek M., Delemotte L. // Acc. Chem. Res. 2013, V.46, P.2755-2762

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Гризель А.В., Глухов Г.С., Соколова О.С., 2014

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах