“Divide and conquer” approach to the structural studies of multidomain ion channels by the example of isolated voltage sensing domains of human Kv2.1 and Nav1.4 channels


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Voltage-gated K+ and Na+ channels are involved in diverse physiological processes including excitability of heart, muscular and neuronal cells, as well as release of hormones and neurotransmitters. These channels have modular structure and contain five membrane domains: four voltage-sensing domains (VSDs) and one pore domain. VSDs of different channels contain unique ligand-binding sites and are considered as potential pharmacological targets. Modular organization of ion channels points to the possibility of NMR structural studies of isolated VSDs apart from the pore. Here, the feasibility of such studies is considered by the example of VSD of human Kv2.1 channel and VSD-I of human Nav1.4 channel. Cell-free protein expression systems based on the S30 bacterial extract from E. coli, which allow us to produce milligram quantities of VSD samples, including their analogues labeled with stable isotopes, were developed. The choice of membrane- mimicking media that provide long-term stability of the native structure of the membrane protein and high-quality of NMR spectra is a crucial step in NMR studies. Screening of various environments showed that the domains of the Kv2.1 and Nav1.4 channels are unstable in media containing phospholipids: micelles of short-chain lipid DC7PC and lipid-detergent bicelles based on zwitterionic or anionic saturated lipids (DMPC and DMPG). It was demonstrated that the optimal media for NMR studies are the mixtures of zwitterionic and weakly cationic detergents (FOS-12/LDAO). The VSD sample of the Nav1.4 channel in FOS- 12/LDAO environment aggregated irreversibly within a few days despite the high-quality spectra. It is likely that VSDs of human K+ and Na+ channels are not completely autonomous membrane domains and the contacts with other domains of the channel are required for their stabilization.

Об авторах

M. Myshkin

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry; Moscow Institute of Physics and Technology (State University)

Email: zakhar-shenkarev@yandex.ru
Россия, Moscow, 117997; Dolgoprudny, Moscow oblast, 141700

A. Paramonov

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry; Faculty of Biology

Email: zakhar-shenkarev@yandex.ru
Россия, Moscow, 117997; Moscow, 119234

D. Kulbatskii

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry; Faculty of Biology

Email: zakhar-shenkarev@yandex.ru
Россия, Moscow, 117997; Moscow, 119234

E. Lyukmanova

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry; Faculty of Biology

Email: zakhar-shenkarev@yandex.ru
Россия, Moscow, 117997; Moscow, 119234

M. Kirpichnikov

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry; Faculty of Biology

Email: zakhar-shenkarev@yandex.ru
Россия, Moscow, 117997; Moscow, 119234

Z. Shenkarev

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry; Moscow Institute of Physics and Technology (State University)

Автор, ответственный за переписку.
Email: zakhar-shenkarev@yandex.ru
Россия, Moscow, 117997; Dolgoprudny, Moscow oblast, 141700

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2017

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».