Исследование строения и механизмов блокады ионных каналов никотиновых холинорецепторов и глутаматных рецепторов

• Автор: Тихонов, Денис Борисович
• Шифр специальности: 03.00.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Ионный канал ннкотннового холинорсцсптора

1.1.1 Общая структура рецептора

1.1.2 Неконкурентные ингибиторы холинорецепторов и

строение ионного канала

1.1.3 Моделирование связывания блокаторов излом

каналообразующих спиралей

1.1.4 Проблема активации канала

1.2 Ионотропные рецепторы глутамата
1.2.1 К какому семейству принадлежат ионные каналы
рецепторов глутамата
1.2.2 Происхождение и молекулярная эволюция рецепторов
глутамата
1.2.3 Подтипы и сбъсдиницы птутаматнмх рецепторов
1.2.4 Рецепторы глутамата в норме и патологии
1.2.5 Строение узнающего участка глутаматных рецепторов и
его лиганды
1.2.6 Рентгеновские структуры калиевых каналов
1.2.7 Ионные каналы глутаматных рецепторов и их блокаторы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
2 МЕТОДИКА
2.1 Расчет энергетически оптимальных конформеров
методами молекулярной механики
2.2 Гомологическое моделирование и системы ограничителей
2.3 Анализ лигандрецепторного взаимодействия
2.4 Программное обеспечение
2.5 Химикофармакологический подход
2.6 Экспериментальный анализ действия блокаторов
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕИЕ
3.1 Ионный канал никотинового холинорецептора
3.1.1 Активация и блокада никотиновых холинорецепторов
дикатионными производными адамантана
3.1.2 Блокада открытого и закрытого канала холинорецептора
филантотоксинами
3.1.3 Пространственное строение филантотоксинов
внутримолекулярные водородные связи
3.1.4 Построение модели ионного канала никотинового
холи норсцептора
3.1.5 Моделирование связывания филантотоксинов блокада
открытого канала
3.1.6 Моделирование связывания филантотоксинов блокада
закрытого канала
3.1.7 Модель активации канала никотинового холинорецептора
3.1.8 Заключение
3.2 Каналы глутаматных рецепторов
3.2.1 Циклическая организация селективного фильтра
3.2.2 Детерминанты блокады АМРА рецепторов
3.2.3 Детерминанты блокады глугаматных рецепторов
насекомых филантотоксинами
3.2.4 Модель внугримембранной петли ионного канала АМРА
рецептора
3.2.5 Моделирование связывания блокаторов в ионном канале
АМРА рецептора
3.2.6 Кинетика блокады АМРА рецепторов дикатионными
соединениями
3.2.7 Детерминанты блокады каналов ЫМОА рецепторов
эффект ловушки
3.2.8 Исследование детерминант ловушки блокаторов в ЫМЭА
3.2.9 Применение блокаторов для сравнительного анализа
канатов глугаматных рецепторов позвоночных и беспозвоночных
3.2. Заключение
ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ
ЛИТЕРАТУРА


Работа иллюстрирована рисунками и 6 таблицами. ГЛАВА 1. Никотиновые холинорецепторы принадлежат к суперссмсйству лигандуправляемых ионных каналов, которое включает рецепторы 5окситриптамина, а также рецепторы ГАМК и глицина, активирующие хлорные каналы. Все эти рецепторы имеют пентамерную организацию и общую трансмембранную топологию субъединиц. Каждая субъединица имеет расположенный внеклеточно концевой домен размером порядка 0 аминокислотных остатков и 4 трансмембранных сегмента по остатков, участвующих в формировании поры канала рис. А. Между третьим и четвертым трансмембранными сегментами находится внутриклеточно еще один гидрофильный домен см. Уткин и др. По своему субъединичному составу никотиновые холинорецепторы распадаются на две группы мышечные и нейрональные. Мышечные рецепторы всегда формируются четырьмя типами субъединиц а, р, у и 5. У млекопитающих в постнатальный период субъединица у заменяется на е i . i . Субъединица а, играющая ключевую роль в связывании агониста, присутствует в составе рецептора в двух экземплярах. Никотиновые холинорецепторы электрических органов рыб также принадлежат к мышечному типу. Холинорецсптор нейронального типа формируется при участии двух различных субъединиц аир. Кроме того, субъединицы а7 и а8 могут формировать гомомерные рецепторы. Последовательности субъединиц сходны они имеют порядка идентичных остатков. Для холинорсцептора центамерное строение нативный рецептор формируется пятыо гомологичными субъединицами было показано в работе . В г. i, , которые однозначно показывают 5 субъединиц, практически симметрично окружающие центральную пору канала. Диаметр молекулы на уровне мембраны составляет порядка А. А. а внутриклеточный на А. Таким образом, собственно мембранная часть молекулы рецептора составляет не более . Рисунок 1. Общее строение никотинового холинорецептора. А, трансмембранная топология субьединицы. Б и В, электронные микрофотографии рецептора в плоскости, параллельной оси Б и плоскости мембраны В i, . Г, схема контактов молекулы ацетилхолина в узнающем участке между субьсдиницами а и б. Ацетилхолин, его агонисты и конкурентные антагонисты связываются с внеклеточной частью холинорецептора. Области связывания расположены в областях контакт концевых доменов субъединиц а 5 и а у. Высокая избирательность связывания достигается за счет формирования многочисленных контактов, как это показано на рис. Г. Связывание двух молекул агониста изменяет конформацию внеклеточной части рецептора, что приводит к активации ионного канала. Как и для других рецепторов, детали механизма активации пока неизвестны. концевой домен холинорецептора имеет высокую гомологию с медь связывающими белками, для которых имеются данные рентгеноструктурного анализа. Это позволило построить молекулярные модели участка связывания агонистов холинорецептора . Для мышечных и родственных им холинорецепгоров элскгрических органов рыб существует проблема взаимного расположения субъединиц. Первоначально было показано, что между двумя а субъединицами расположена субъединица у i . Исследования с использованием специфических токсинов показали, что при рассмотрении с внеклеточной стороны субъединицы расположены в последовательности . В отличие от конкурентных антагонистов, соединения, блокирующие ионный канал, представляют собой крайне разнородную группу, объединяемую по механизму действия, а не по химической природе. Эти соединения блокируют рецептор, не изменяя максимального уровня связывания агониста. Среди классических, наиболее изученных неконкурентных ингибиторов можно перечислить хлорпромазин i , , трифенилметилфосфоний , , фенциклидин . i . , , зтидиум . i, , мекамиламин V . V . Большинство неконкурентных ингибиторов действует по принципу блокады открытого канала.