Анотація до роботи:

Щегловітов О.К. Особливості селективності та проникності клонованих кальцієвих каналів Т-типу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.02 – біофізика. Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, Київ, 2006.

Дисертацію присвячено вивченню та порівнянню особливостей селективності та проникності трьох клонованих кальцієвих каналів Т-типу (Са_v3.1 (1G), Са_v3.2 (1H) і Са_v3.3 (1I)), які були функціонально експресовані в ооцитах Xenopus. Проведені дослідження показали що, на відміну від високопорогових кальцієвих каналів, за здійснення селективності в Са_v3-каналах відповідають декілька механізмів. З одного боку, відмінності в амплітуді макроскопічних струмів, що переносяться різними двохвалентними катіонами (Са²⁺, Sr²⁺ та Ва²⁺) через кальцієві канали Т-типу, переважно зумовлені неоднаковим впливом Са²⁺, Sr²⁺ та Ва²⁺ на ймовірність відкриття цих каналів (Р_{о,Са,макс}:Р_{о,Sr,макс}:Р_{о,Bа,макс} = 1:1.16:0.8 для Ca_v3.1-, 1:1.26:1.24 для Ca_v3.2 і 1:1.38:1.45 для Ca_v3.3-каналів), а з іншого – кальцій-натрієва селективність кожної з 1-субодиниць (P_Ca/P_Na ~ 68, 47 і 21 – відповідно для Ca_v3.1, Ca_v3.2 та Ca_v3.3) забезпечуються наявністю в них певного місця зв’язування для Са²⁺ (K_d = 2, 10 та 18 мкМ, відповідно для Ca_v3.1, Ca_v3.2 та Ca_v3.3). При цьому встановлено, що у випадку Са_v3.2-, але не Са_v3.1- і Са_v3.3-каналів, Са²⁺ здійснює свій вплив на проникність не тільки за рахунок зв’язування всередині пори, але й, ймовірно, шляхом взаємодії з амінокислотами детермінантами, які знаходяться на зовнішньоклітинній поверхні цих каналів.

1. За допомогою методу двохелектродної фіксації потенціалу встановлено функціональну експресію трьох клонованих пороутворюючих 1-субодиниць НПКК (Са_v3.2 (1G), Са_v3.2 (1H) і Са_v3.3 (1I)) в ооцитах Xenopus та досліджено особливості їхньої селективності і проникності.

2. Канали, котрі сформовані різними 1-субодиницями, характеризуються приблизно однаковою проникністю для Ва²⁺, Са²⁺ і Sr²⁺; про це свідчать близькість потенціалів реверсії відповідних струмів та уявних констант дисоціації, які характеризують спорідненість цих каналів до різних двохвалентних катіонів.

3. Різні амплітуди макроскопічних струмів, що переносяться Са²⁺, Sr²⁺ і Ba²⁺ через Са_v3.1, Са_v3.2 і Са_v3.3 канали (I_Ca:I_Sr:I_Ba = 1:1.2:0.65, 1:1.3:1.2 та 1:1.5:1.6 відповідно для Са_v3.1, Са_v3.2 та Са_v3.3), очевидно, обумовлені неоднаковою дією різних двохвалентних катіонів на ймовірність відкриття цих каналів.

4. Одновалентні катіони, які знаходяться разом з Са²⁺ у зовнішньоклітинному розчині, здатні переносити певну частку струму через клоновані НПКК навіть при досить високій концентрації Са²⁺ (10 мМ), причому з трьох підтипів Са_v3.3-канали є найбільш проникними для одновалентних катіонів.

5. Дискримінація Са²⁺ та Na²⁺ при їх проникненні через Са_v3-канали забезпечується на основі різної афінності цих іонів до певних місць зв’язування всередині пори, однак афінності різних ізоформ неідентичні: найбільш афінними до Са²⁺ є Ca_v3.1- (K_d = 2 мкМ), менш – Ca_v3.2- (K_d = 10 мкМ) і найменш – Ca_v3.3-канали (K_d = 18 мкМ).

6. Наявність двох різних констант дисоціації для комплексу Са²⁺ з Са_v3-каналами, а також аномальний вплив суміші концентрацій Са²⁺ і Na⁺ на амплітуди інтегральних Са_v3.1- Са_v3.2- і Са_v3.3- опосередкованих струмів є свідченням на користь мультиіонності пор цих каналів.

7. Взаємодія Са²⁺ з Са_v3.2-каналами відрізняється від такої з Са_v3.1- і Са_v3.3-каналами, що свідчить про можливість існування на зовнішньоклітинній поверхні саме Са_v3.2-каналів амінокислотної детермінанти, котра забезпечує додатковий алостеричний контроль їхньої проникності та/або воротних процесів.

8. Взяті в сукупності, наші результати вказують на те, що, незважаючи на високу консервативність амінокислот, які входять до складу Р-петель різних Са_v3 каналів, деякі особливості проникності цих каналів все ж таки відрізняються; отже, селективність та проникність кальцієвих каналів Т-типу обумовлюється певними додатковими амінокислотними детермінантами, що знаходяться поза межами селективного фільтру.

Перелік опублікованих праць здобувача за темою дисертації.

Статті:

1. Щегловітов О.К., Желай Т.І., Кондрацький А.П., Найдьонов В.Г., Шуба Я.М. „Порівняльний аналіз механізмів блокування ніфедипіном трьох підтипів кальцієвих каналів Т-типу”// Нейрофізіологія –2004. –т.36, № 2. – C. 101–111.

2. Желай Т.І., Щегловітов О.К. „Вплив ніфедипіну на потенціалзалежні низькопорогові кальцієві канали в таламічних нейронах щура”// Нейрофизиология–2004.– т.36, № 3 – C. 193-203.

3. Alexander Shcheglovitov, Tatiana Zhelay, Yulia Vitko et al. “Contrasting the effects of nifedipine on subtypes of endogenous and recombinant T-type Ca²⁺ channels”// Biochemical Pharmacology – 2005.– Vol.69 – P.841-854.

4. Досенко В.Е, Любанова О.П., Щегловітов О.К., Болдирєв О.І., Шуба Я.М. „Експресія мРНК субодиниць низькопорогових кальцієвих каналів у латеродорзальному ядрі таламуса: онтогенетичний аспект”// Нейрофізіологія–2005.– т.37, № 3 – C. 201-205.

5. Щегловітов О.К, Болдирєв А.І, Любанова О.П, Шуба Я.М. „Особливості селективності трьох підтипів клонованих кальцієвих каналів Т-типу”// Нейрофізіологія–2005.– т.37, № 4 – C. 319-329

6. Щегловітов О.К, Шуба Я.М. „Натрій-кальцієва вибірність клонованих кальцієвих каналів Т-типу”// Нейрофізіологія–2006.– т.38, № 3 – C. 183-192

Тези доповідей:

1. T Zhelay, A Shcheglovitov, P.G. Kostyuk and Y. M. Shuba “Spesific effect of nifedipine on endogenous T-type Ca²⁺ channels”// Neurophysiology (Ukrainian). Proceedings of The Second International Symposium "Smooth Muscle Physiology and Biophysics.–2004.– Vol.35, №3/4 – P 379.

2. T Zhelay, A Shcheglovitov, P.G. Kostyuk and Y. M. Shuba “Effect of nifedipine on recombinant and endogenous T-type Ca²⁺ channels”// Conference for Ph.D students and young scientists of Bogomoletz Instityte of Physiology, Ukraine, “Perspective directions in modern physiology” Neurophysiology (Ukrainian).– 2004. – Vol.36, №1. – P 78.

3. Aleksandr Shcheglovitov, Tatiana Zhelay, Edward Perez-Peyes, Platon Kostyuk, Yaroslav Shuba. “Contrasting the effect of nifedipine on recombinant and endogenous T-type Ca²⁺ channels”// 48^th Annual Meeting Abstracts, Biophys. J. – 2004– Vol.86, № 1.– Part 2 of 2,– P. 451.

4. Щегловитов А.К., Любанова О.П., Шуба Я.М. “Особенности проводимости и проницаемости низкопороговых Са²⁺ каналов Т-типа” // Сборник материалов международной коференции "Рецепция и внутриклеточная сигнализация". – Пущино. – 2005. – Р. 165 – 166.

5. A. K. Shcheglovitov, O. P. Lyubanova, Y.M. Shuba Distinct characteristics of recombinant T-type Ca²⁺ channel selectivity. Program of IBRO Summer School 2005 “Research strategies for the study of complex neural networks”. – Debrecen. – 2005. – Р. 42.

6. Щегловітов О. К., Войтичук О.І., Шуба Я.М. “Особливості Са²⁺ та Na⁺ проникності трьох підтипів клонованих кальцієвих каналів Т-типу” // Збірник тез ІІ міжнародної наукової конференції для студентів та аспірантів “Молодь і поступ біології”. – Львів. – 2006. – Р. 20 – 21.

7. Shcheglovitov A., Voitychuk O., Shuba Y. “Selectivity signature of recombinant T-type calcium channels” // FENS Forum Abstracts – 2006 – Vol.3 – A084.24.

Анотації.