Потенциалоуправляемые кальциевые каналы: взаимозависимость ингибирования и инактивации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.02, доктор физико-математических наук Бирюков, Станислав Анатольевич

• Бирюков, Станислав Анатольевич
• доктор физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Бирюков, Станислав Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ. роль кальция в живых системах потенциалоуправляемые ел2* каналы

Са2+ антагонисты

Формальное описание работы потенциалоуправляемых Са2+ каналов 7 Кинетика инактивации - отличительная черта подгрупп потенциалоуправляемых Са2+ каналов конформационно-зависимое действие веществ

Исследования взаимосвязи структуры и функции белков при помощи рекомбинантных каналов и анализ данных

Цели исследования

Положение, выносимое на защиту

Научная новизна

Теоретическое и практическое значение

Структура диссертации

ГЛАВА I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Кальции и кальциевые токи через клеточную мембрану

Классификация потенциалоуправляемых Са2+ токов

Как ионы проникают через клеточную мембрану

Субъединицы Са2+ каналов ai-субъединица

3-субъединица ссг-З-субъединица у-субъединица

Классификация потенциалозависимых С а2 4 каналов

Фармакология потенциалоуправляемых Са2+ каналов

Молекулярные основы взаимодействия «канал-лиганд» 28 Структуры рецепторов кальциевых антагонистов на уровне отдельных аминокислот

Структура рецептора Дигидропиридинов

Структуры рецепторов Фенилалкиламинов и Бензотиазепинов 31 Исследования функции потенциалозависимых Са2+ каналов на примере трансгенных организмов

Выключение» экспрессии Cav1 2 (a1C)

Переэкспрессия Cav1 2 (a1C)

Выключение» экспрессии Cav1 3 (a1D)

Выключение» экспрессии Cav2 1 (a1A)

Выключение» экспрессии Cav2 2 (a1B)

Выключение» экспрессии Cav2 3 (a1E)

Выключение» экспрессии /31-субъединицы

Выключение» экспрессии рЗ-субъединицы

Выключение» экспрессии /I-субъединицы 37 Патологические состояния, вызванные мутациями в генах, кодирующих потенциалозависимые СА2+ каналы

Полушарная мигрень

Эпизодическая атаксия, тип 2 (ЕА2)

Мозжечковая (церебеллярная) атаксия, тип 6 (CSA6)

Врожденная стационарная никталопия (xICSNB)

Предрасположенность к злокачественной гипертермии

Периодические гиперкалемические параличи

Ионоселективный фильтр потенциалозависимых Са2+ каналов

Пространственная структура потенциалоуправляемых ионных каналов

Внешний вид» комплекса потенциалозависимого Са2* канала

Пространственная структура потенциалозависимого К* канала 45 конформационные изменения потенциалозависимых СА2+ каналов во время прохождения потенциала действия

Кинетика инактивации - отличительная черта подгрупп Са2+ каналов 53 Мутации, вызывающие полушарную мигрень у человека, изменяют кинетику инактивации са2+ каналов

Исследования механизмов инактиваци с использованием рекомбинантных Са2+ каналов 58 В ионопроводящеи структуре Са2+ канала расположены детерминанты кинетики инактивации

Внутриклеточные петли взаимодействие с р-субъединицами, G-белками и синтаксином

Карбоксильное окончание сплайс-варианты Cav1 2 и Са2+ зависимая инактивация

Структурные определяющие медленной инактивации в Са2+ каналах 66 Структуры, определяющие инактивацию, влияют на связывание лигандов в ионопроводящеи структуре са2+ канала

Выводы и обсуждение

ГЛАВА II МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Ооциты xenopus laevis как система для экзогенной экспрессии ионных каналов

Экспрессия химерных а! субъединиц в ооцитах Xenopus laevis

Эксперименты методом двухэлектродной фиксации потенциала

Анализ ингибирования Са2+ и Ва2+ токов Са2+ антагонистами

Конструирование ионных каналов-мутантов

Частота снятия показаний

Программное обеспечение

Статистика 77 Приложение анализ кинетики ингибирования открытого и инактивированного состоянии ионного канала

ГЛАВА III МЕХАНИЗМ ИНАКТИВАЦИИ CAV2.1 И РОЛЬ р-СУБЪЕДИНИЦ.

Влияние аминокислот сегмента IVS6 на кинетику инактивации 80 Замена М1811 на полярные и заряженные аминокислоты вызывает значительное ускорение кинетики инактивации

Влияние «консервативных» аминокислот на кинетику инактивации 86 Изменение кинетики инактивации различных мутантов при экспрессии ргд-субъединицы

Обсуждение

Структуры сегмента IVS6, определяющие кинетику инактивации 90 Влияние мутаций в сегменте IVS6 на регулирование кинетики Cav р-субъединицами

Краткое резюме к Главе III

ГЛАВА IV МОЛЕКУЛЯРНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИЗРАДИПИНА: РОЛЬ ИНАКТИВИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СА2+ КАНАЛА.

Действие р-субъединиц на инактивацию Са2* каналов и ингибирование (+)-израдипином 96 Молекулярные структуры в сегменте IVS6, определяющие инактивацию, влияют на ингибирование Са2* каналов (+)-израдипином 98 Равновесная инактивация и потенциалозависимое ингибирование Са2+ каналов

L-типа

Кинетика израдипин-инактивации при -30 мВ

Действие (+)-израдипина на кинетику 1ВА при+20 мВ . 103 «Восстановление» Ва2+ тока из потенциалозависимого ингибирования (+)-израдипином

Обсуждение

Мутации в сегменте IVS6 влияют на ингибирование (+)-израдипином Са2* канала в состоянии покоя

Роль инактивации в подавлении а1а dhp каналов (+)-израдипином

Роль инактивации при ингибировании Са2* каналов L-muna (+)-израдипином 106 Молекулярные структуры в сегменте IVS6, «ответственные» за инактивацию, определяют кинетику восстановления каналов от инактивации в присутствии (+)израдипина

Молекулярный механизм действия ДГП

Краткое резюме к Главе IV

ГЛАВА V ПОТЕНЦИАЛОЗАВИСИМОЕ УСКОРЕНИЕ БАРИЕВОГО ТОКА ЧЕРЕЗ CAV1.2 КАНАЛЫ (+)- И (-)-ИЗРАДИПИНОМ.

Подавление (+)- и (-)-израдипином бариевых токов через Са* потенциалозависимое ускорение инактивации lba (+)- и (-)-израдипином

Отличие стабильности (+)- и (-)- израдипин-инактивированных состоянии

Обсуждение

Эффективность ингибирования Са2* каналов в состоянии покоя (-80 мВ) соответствует способности израдипина ускорять переход из состояния покоя в инактивированное состояние (-30 мВ)

Ингибирование открытого состояния или «усиление» инактивации?

Молекулярные структуры СаЛ 2, определяющие «исходную» и лиганд-зависимую инактивацию

Краткое резюме к Главе V

ГЛАВА VI ОБЩИЕ СВОЙСТВА ИНГИБИРОВАНИЯ И ИНАКТИВАЦИИ СА2+ КАНАЛОВ: СОВПАДЕНИЕ ИЛИ ЗАКОНОМЕРНОСТЬ?.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Потенциалоуправляемые кальциевые каналы: взаимозависимость ингибирования и инактивации»

Потенциалозависимая инактивация и чувствительность химер Cav каналов к лигандам 124

Аминокислоты, расположенные вблизи рецепторов Са2+антагонистов, определяют кинетику инактивации и чувствительность канала к лигандам 126 аминокислоты, не входящие в состав рецепторов СА2+ антагонистов, но определяющие кинетику инактивации, влияют на ингибирование канала лигандами 128 р-субъединица оказывает влияние на кинетику инактивации и подавление канала лигандами 130

Структуры, определяющие кинетику инактивации, и чувствительность каналов к ДГП 132

Роль Са2+-зависимои инактивации в ингибировании канала лигандами 136

Моделирование взаимодеиствия канал-лиганд 137

Обсуждение . 139

ГЛАВА VII КОНФОРМАЦИОННО-ЗАВИСИМОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ.141

Введение 141 Частотозависимое ингибирование ионного канала в течении последовательности импульсов 142

Количественный анализ частотозависимого ингибирования 145

Как учесть молекулярный механизм ингибирования ионного канала? 147

Зависимость связывания лиганда от состояния канала 149

Ингибирование состояния покоя ионного канала 149

Особенности ингибирования открытого и инактивированного состояний канала 150 Методы исследования конформационно-зависимого ингибирования кальциевых каналов 154

Взаимозависимость ингибирования и инактивации 154

Молекулярный механизм действия ФАА, дилтиазема и мибефрадила 157

Молекулярный механизм действия ДГП 158

Дискуссия и выводы 161

ВЫВОДЫ.164

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.166

ВВЕДЕНИЕ

Роль кальция в живых системах

Уже в конце прошлого столетия было известно, что кальций необходим для поддержания нормальной клеточной активности. Биолог Жак Леб писал: "Как только ткани становятся беднее ионами кальция, тотчас же ионы натрия утрачивают способность вызывать сокращение. После добавления' к раствору хлористого натрия избытка солей кальция ритмические сокращения совершенно прекращаются. Это указывает на то, что сокращения вызываются только при известной концентрации ионов натрия; но когда отношение ионов натрия к ионам кальция становится слишком большим, сокращения становятся невозможными; невозможны они и в том случае, когда это отношение делается слишком малым" (Леб, 1910, цитата воспроизводится согласно книге П. Г. Костюка "Кальций и клеточная возбудимость").

Открытие роли электрического тока, как универсального раздражителя возбудимых тканей, и развитие представлений о наличии в каждой клетке проницаемой - в ответ на определенные стимулы - поверхностной мембраны сделало возможным изучение механизмов, лежащих в основе функционирования возбудимых клеток. В свою очередь, эти исследования заложили основы для понимания механизмов возникновения и проведения потенциала действия - основной формы реакции возбудимой клетки

Особая роль двухвалентных катионов в живых системах была подчеркнута открытием способности белковых макромолекул избирательно связываться с двухвалентными ионами, в том числе с ионами кальция.

Потенциалоуправляемые Са2+ каналы

Для того, чтобы непротиворечиво объяснить механизм возникновения и проведения потенциала действия, оказалось необходимым предположить наличие особой структуры, встроенной в клеточную мембрану. Данная структура должна обеспечивать выборочное проведение определенных ионов через клеточную мембрану в ответ на определенный стимул например в ответ на изменение потенциала. Соответствующая - на тот момент гипотетическая - структура получила название «ионный канал».

Данная структура впоследствии была обнаружена экспериментально. Сначала удалось изолировать и исследовать свойства молекулы натриевого канала, а потом и измерить ионный ток через отдельный ионный канал.

На данный момент описано множество типов ионных каналов. Каналы способны избирательно проводить определенные ионы - как катионы, так и анионы - натрия, калия, кальция, хлора и некоторые другие. Ионные каналы, изменяют проводимость - «открываются» или «закрываются» - в ответ на изменение потенциала клеточной мембраны (потенциалоуправляемые каналы) или в ответ на изменение концентрации некоторых ионов - например того же кальция (!). Активность канала может также зависеть от концентрации достаточно сложных лигандов, таких как у-аминомасляная кислота, ацетилхолин, аденозинтрифосфат, инозитолтрифосфат или циклические нуклеотиды (хемовозбудимые каналы).

В данной работе мы подробно рассмотрим работу каналов, которые открываются в ответ на изменение потенциала клеточной мембраны и избирательно проводят ионы кальция - т.е., потенциалоуправляемые кальциевые каналы.

Потенциалоуправляемые ионные каналы, в том числе и кальциевые, играют важную роль в регуляции электрической активности возбудимых клеток. Изменения в кинетике и плотности экспрессии ионных каналов, вызванные, в том числе мутациями в соответствующих генах, приводят к разнообразным патологическим состояниям на уровне организма (Benatar, 1999; Felix, 2000). В качестве примеров таких патологических состояний можно привести обыкновенную полушарную мигрень, эпизодическую атаксию типа 2, церебральную атаксию типа 6, врожденную стационарную никталопию, предрасположенность к злокачественной гипертермии и периодические гиперкалемические параличи.

Ca2* антагонисты

В 60х годах Fleckenstein обнаружил, что различные вещества способны избирательно подавлять «входящие» Са2+ токи, вызванные деполяризацией клеточной мембраны. Исследования, выполненные на клетках сердечных и гладких мышц, показали, что это ведет к уменьшению сократительной силы и делает невозможным проведение потенциала действия (Р1ескепз1ет е1 а1., 1983). Увеличение концентрации Са2+ вновь увеличивало силу мышечных сокращений и восстанавливало проводимость Са2+ потенциала действия. Это дало повод ввести термин Са2+ антагонисты.

Особый интерес представляет взаимодействие потенциалоуправляемых Са2+ каналов с широко используемыми в клинической практике 1.4-дигидропиридинами (ДГП, например нифедипин и нитрендипин), фенилалкиламинами (ФАА, галлопамил и верапамил) и бензотиазепинами (БТЗ, д-цис дилтиазем).

Фармакологическая активность Са2+ антагонистов, например их антиаритмическое и сосудо-расслабляющее действие, объясняется потенциало- и частото-зависимым (для ФАА и БТЗ) ингибированием проникновения ионов Са2+ через каналы 1-типа в гладких и сердечных мышцах. Ингибирование потока двухвалентных ионов через Са2+ каналы определяется высокоспецифичным взаимодействием Са2+ антагонистов с соответствующими рецепторами (Са1ега11 е1 а1., 1992, БМезвтд е! а1., 1993)

Молекулярные механизмы, лежащие в основе взаимодействия Са2+ антагонистов с соответствующими рецепторами, а также эффект такого действия на ионный канал в целом, на данный момент исследованы недостаточно.

Формальное описание работы потенциалоуправляемых Са2+ каналов

При потенциалах покоя потенциалоуправляемые Са2+ каналы находятся в закрытом состоянии, или, другими словами, в состоянии покоя. В ответ на деполяризацию мембраны клетки каналы открывается (активируются), или, другими словами, переходят в открытое состояние. При продолжительной деполяризации каналы переходят в непроводящее инактивированное состояние, те., инактивируются. Отличие инактивированного и закрытого состояний канала (или состояния покоя) состоит в том, что под действием потенциала инактивированный канал не может немедленно активироваться, в то время как «просто» закрытый (в состоянии покоя) канал - может. При последующей реполяризации каналы переходят из инактивированного состояния в состояние покоя, или, другими словами, восстанавливаются от инактивации.

Молекулярные механизмы, лежащие в основе переходов между различными состояниями потенциалоуправляемых Са2+ каналов, на данный момент исследованы недостаточно.

Кинетика инактивации - отличительная черта подгрупп потенциалоуправляемых Ca2* каналов.

Для точного контроля притока ионов Са2+ во внутриклеточное пространство в процессе эволюции возникло семейство потенциалоуправляемых Са2+ каналов с различными биофизическими и фармакологическими свойствами. Одним из основных отличительных признаков подклассов Са2+ каналов является кинетика инактивации. Интересно отметить, что в процессе эволюции «дополнительно» к различным типам каналов появилось несколько инактивационных механизмов.

Каналы семейства Cav3 (Cav3.1-Cav3.3, или же каналы Т-типа) обладают самой быстрой кинетикой инактивации среди потенциалоуправляемых Са2+ каналов, если использовать Ва2+ в качестве носителя заряда. Несколько медленнее инактивируются Cav2.3 (R-тип), еще медленнее Cav2 2 (N-тил) и Cav2.1 (P/Q-тип). Медленнее всего инактивируются Ва2+ токи через каналы семейства Cav1, в частности Cav1.1 (каналы L-типа, характерные для скелетно-мышеченых клеток).

Конформационно-зависимое действие веществ

Предположение о том, что эффективность связывания вещества с ионным каналом зависит от того, в каком состоянии - покоя (R, от „Rest"), открытом (О, „Open") или инактивированном (I, „Inactivated") - находится канал, впервые высказали Armstrong (1966,1969) и Strichartz (1973). Эта идея легла в основу гипотезы «модулированного рецептора» («modulated drug receptor»; Hille, 1977; Hondghem et al, 1977).

Суть явления заключается в том, что некоторые вещества ингибиируют ионный канал эффективнее, если канал «используется», т.е. находится в открытом или инактивированном состояниях (во время, например, потенциала действия). В английском языке этот эффект получил логичное название «use-dependent inhibition» - ингибирование, зависимое от использования (Courtney, 1975). Используемый в русском языке термин частотозависимое подавление (ингибирование)» быть может не так элегантен, но суть явления отражает не менее точно.

Концепция «модулированного рецептора» предполагает, что в ионном канале, который находится в состоянии покоя, места связывания лигандов (рецепторы) находятся «глубоко» внутри молекулы канала. Эти рецепторы становятся доступными для связывания только в результате конформационных изменений, лежащих в основе процессов активации и/или инактивации ионных каналов.

Исследования взаимосвязи структуры и функций белков при помощи рекомбинантных каналов и анализ данных.

На данный момент можно выделить 2 основных подхода в исследовании взаимосвязи структуры и функций белков.

1. Создание молекул-«химер», состоящих из фрагментов двух различных по своим свойствам белков. Последующее сравнение свойств полученных рекомбинантных («химерных») белков со свойствами исходной молекулы позволяет идентифицировать те структурные элементы, которые «отвечают» за воспроизведение функций, уникальных для одной из исходных молекул. Обычно такой подход используется в качестве «первой итерации».

2. Замена отдельных аминокислот («точечные мутации») и сравнение свойств полученных рекомбинантных каналов со свойствами исходной молекулы.

Описанные методы можно разделить еще на два подхода - а) «деструктивный», когда целью является сделать белок нефункциональным, и б) «конструктивный» - когда делается попытка заставить белок выполнять ранее несвойственные ему функции.

Во многих случаях для оценки результатов изменения структуры белка (например, фермента) достаточно самого простого критерия - «работает/не работает». В некоторых случаях для описания действия лиганда на рекомбинантный белок так же достаточно «действует/не действует».

Однако в случае ионных каналов подобные критерии применимы редко. В частности, для оценки эффективности лигандов, для которых характерно частотозависимое (например, БТЗ и ФАА) или потенциалозависимое (например, ДГП) действие, простейших критериев оказывается недостаточно: возникает необходимость подробного анализа кинетики ингибирования и/или изменения кинетики самого канала под действием лиганда. «Готового к работе» метода анализа, способного учесть модификацию кинетики канала лигандом, на момент начала работы не существовало.

Отдельного разговора заслуживают исследования последствий замен отдельных аминокислот или участков аминокислотной последовательности на потенциалозависимость активации и инактивации, а также на кинетику активации и инактивации. Попыток описать изменения кинетики инактивации Са2+ каналов в рамках даже простейшей кинетической схемы отмечено не было.

Вопрос о том, можно ли в рамках существующих на данный момент концепций - «модулированного рецептора» и/или «лиганд-индуцированной медленной инактивации» - непротиворечиво объяснить все вышеописанные явления, в частности в рекомбинантных каналах, на момент начала работы так же оставался открытым.

Вопрос о (взаимо-) связи кинетики инактивации канала и его чувствительности к определенным лигандам на первый взгляд может показаться лишенным смысла. Тем не менее, аргументом в пользу существования такой взаимосвязи является тот факт, что некоторые мутации отдиночных аминокислот приводят к одновременному изменению кинетики инактивации и чувствительности канала к определенным лигандам.

Цели исследования

1. Исследовать возможную структурную и функциональную взаимосвязь процессов инактивации и ингибирования потенциалоуправляемых Са2+ каналов Са2+ антагонистами.

2. Разработать концепцию для описания изменений работы потенциалоуправляемых Са2+ каналов под действием лигандов, ионов, замен участков последовательности, мутаций и экспрессии различных регуляторных белков (например, дополнительных субъединиц). В частности, разработать методику определения механизма действия лигандов и их «фармакологической» активности по отношению к потенциалоуправляемым Са2+ каналам.

Положение, выносимое на защиту

Способность ДГП, ФАА и БТЗ ингибировать и модифицировать потенциалоуправляемые Са2+ каналы зависит непосредственно от кинетики инактивации таких каналов. Ингибирующее и модифицирующее действия ДГП и ФАА и БТЗ на потенциалоуправляемые Са2+ каналы объясняются тем, что эти лиганды меняют кинетику переходов каналов между состояниями, и, в том числе, ускоряют переход в инактивированные состояния.

Научная новизна

Обнаружен кластер из четырех аминокислот, замена которых приводит к значительным изменениям в кинетике инактивации потенциалоуправляемых Са2+ каналов. Расположение аминокислот в нижней трети сегмента 1\/Б6 подтверждает предположение о том, что кинетика канала зависит от взаимодействий между сегментами Б5 и Б6, образующими ионопроводящую структуру канала. Представленные данные свидетельствуют о том, что взаимодействие сегментов Б5 и Б6 зависит главным образом от заряда и полярности аминокислот.

Показана взаимозависимость процессов инактивации и ингибирования потенциалоуправляемых Са2+ каналов. В частности, одни и те же молекулярные структурные элементы могут входить как в состав «рецептора» определенного лиганда, так и в состав структуры, определяющую кинетику инактивации. Кроме того, показана корреляция между ингибирующей активностью лиганда по отношению к Са2+ каналу и кинетикой инактивации Са2+ каналов.

Кинетическая модель, учитывающая переходы между единственным закрытым, единственным открытым и несколькими («быстро-», «медленно-» и «Са2+-») инактивированными состояниями, впервые применена для оценки эффектов экспрессии различных р-субъединиц, замен участков последовательности и отдельных аминокислот, а также изменения кинетики каналов в присутствии различных лигандов.

Показано, что теории «модулированного (защищенного) рецептора» и «лиганд-зависимой медленной инактивации» недостаточны для корректного описания всех аспектов действия ДГП, ФАА и БТЗ на потенциалоуправляемые Са2+ каналы. Предложена альтернативная гипотеза, позволяющая непротиворечиво описать взаимовлияние кинетики инактивации потенциалоуправляемых Са2+ каналов и способности лигандов изменять работу таких каналов.

Предложена методика оценки активности лигандов, обладающих частотозависимым действием на потенциалоулравляемые Са2+ каналы, а также способности Са2+ антагонистов модифицировать работу Са2+ каналов. Методика основана на анализе измеряемых экспериментально зависимостей а) кинетики ионных токов и/или Ь) ингибирования ионных токов от I) частоты стимулирования и) длины импульсов и ш) концентрации лиганда в рамках простейшей кинетической модели.

Теоретическое и практическое значение.

Информация о механизмах взаимодействия Са2+ антагонистов классов ДГП, ФАА и БТЗ с потенциалоуправляемыми Са2+ каналами на молекулярном уровне (лиганд-рецептор) должна оказать существенную помощь в разработке новых лекарственных препаратов.

Описанная методика позволяет определить механизмы действия лиганда на ионный канал («модулятор кинетики», «ингибитор открытого состояния канала» и тд.) и сравнительно точно предсказать поведение каналов в сложных системах, например при повторяющемся стимулировании в присутствии нескольких модуляторов (различных ионов, лигандов, дополнительных субъединиц и т д). Всесторонняя оценка действия лиганда на ионный канал имеет первостепенную важность при оценке его эффективности как «потенциального» лекарственного препарата

Полученные результаты и наработанные методики должны оказать существенную помощь в последующих исследованиях молекулярных механизмов, обеспечивающих работу потенциалоуправляемых Са2+ каналов.

Описанные методики и данные о молекулярных механизмах инактивации могут быть применены для исследований не только на потенциалоуправляемых Са2+ но так же и на других типах ионных каналов, в частности натриевых и калиевых.

Способность потенциалоуправляемых Са2+ каналов изменять свои свойства под действием различных ионов, лигандов и белков позволяет исследовать многие физиологические - в особенности регуляторные -процессы с новой точки зрения.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, выводов и списка литературы.

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Бирюков, Станислав Анатольевич

ВЫВОДЫ

1. Обнаружен кластер из четырех аминокислот, замена которых приводит к значительным изменениям в кинетике инактивации потенциалозависимых Са2+ каналов. Расположение аминокислот в нижней трети сегмента 1\/Б6 подтверждает предположение о том, что кинетика канала может определяться взаимодействием между сегментами Б5 и Б6, образующими ионопроводящую структуру канала. Представленные данные свидетельствуют о том, что такое взаимодействие сегментов Б5 и Б6 должно зависеть главным образом от заряда и полярности аминокислот.

2. Замены аминокислот, входящих в состав рецепторов Са2+ антагонистов классов ДГП, ФАА и БТЗ, приводят к значительным изменениям кинетики инактивации потенциалоуправляемых Са2+ каналов. В свою очередь, мутации аминокислот, приводящие к изменениям кинетики инактивации, также модифицируют чувствительность потенциалоуправляемых Са2+ каналов к ДГП, ФАА и БТЗ. Способность ДГП, ФАА и БТЗ ингибировать и модифицировать потенциалоуправляемые Са2+ каналы зависит непосредственно от кинетики инактивации таких каналов.

3. Простейшая кинетическая схема, учитывающая переходы между единственным закрытым, единственным открытым и несколькими («быстро-», «медленно-» и «Са2+-») инактивированными состояниями, достаточна для корректного описания эффектов мутаций и р-субъединиц на кинетику потенциалоуправляемых Са2+ каналов.

4. Теории «модулированного (защищенного) рецептора» и «лиганд-зависимой медленной инактивации» недостаточны для корректного описания всех аспектов действия ДГП, ФАА и БТЗ на потенциалоуправляемые Са2+ каналы Ь-типа. Предложена альтернативная гипотеза, согласно которой лиганд и канал взаимодействуют независимо от конформационного состояния канала. В присутствии лиганда предполагается наличие двух фракций каналов' а) не связанных с лигандом, и, соответственно, с неизменной кинетикой переходов между конформационными состояниями, и Ь) связанных с лигандом - «модифицированных» - каналов с измененной кинетикой переходов между конформационными состояниями. В таком случае в рамках простейшей кинетической схемы (см. Вывод № 3), ингибирующее и модифицирующее действия ДГП и ФАА и БТЗ объясняются тем, что эти лиганды меняют кинетику переходов каналов между состояниями, и, в том числе, ускоряют переход в инактивированные состояния.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Бирюков, Станислав Анатольевич, 2006 год

1. Ходжкин А (1965) «Нервный импульс», «Мир», Москва.

2. Ходоров Б. И. (1983) "Физиология возбудимых тканей" в Серии "Руководство по физиологии". Наука. Ленинград.

3. Acharya K.R., Lloyd M.D. (2005) The advantages and limitations of protein crystal structures. Trends Pharmacol Sci 26(1): 10-14.

4. Aczel S., Kurka В., Hering, S. (1998). Mechanism of voltage- and use-dependent block of class A Ca2+ channels by mibefradil. Br. J. Pharmacol 125: 447-454.

5. Adams В., Tanabe T. (1997). Structural regions of the cardiac Ca channel a-subunit involved in Са-dependent inactivation. J. Gen Physiol 110: 379-389.

6. Ankkath J., Campbell K.P. (2003) Auxiliary subumts: essential components of the voltage-gated calcium channel complex. Curr. Opm Neurobiol 13(3): 298-307.

7. Armstrong C.M. (1966) Time course of TEA(+)-induced anomalous rectification in squid giant axons. J Gen. Physiol 50(2): 491-503.

8. Armstrong C.M. (1969) Inactivation of the potassium conductance and related phenomena caused by quaternary ammonium ion injection in squid axons. J. Gen. Physiol 54(5): 553-575.

9. Auld V.J., Goldin A L., Krafte D.S., Marshall J., Dunn J.M., Catterall WA, Lester H A., Davidson N., Dunn R.J. (1988) A rat brain Na+ channel a-subumt with novel gating properties. Neuron 1(6): 449-461.

10. Barnard E.A., Miledi R., Sumikawa K. (1982) Translation of exogenous messenger RNA coding for nicotinic acetylcholine receptors produces functional receptors in Xenopus oocytes. Proc. R Soc Lond В Biol Sci 215:241-246.

11. Bean B.P. (1984) Nitrendipine block of cardiac calcium channels: high-affinity binding to the inactivated state. Proc Natl Acad Sci USA 81: 6388-6392.

12. BenatarM.G. (1999) Calcium channelopathies QJM 92(3): 133-141.

13. Berjukow S., Doring F., Froschmayr M., Grabner M., Glossmann H., Hering S. (1996) Endogenous calcium channels in human embryonic kidney (HEK293) cells. Br J Pharmacol 118:748-754.

14. Berjukow S , Hering S. (2001) Voltage-dependent acceleration of Ca(v)1 2 channel current decay by (+)- and (-)-isradipine. Br. J Pharmacol 133: 959-966.

15. Berjukow S., Marksteiner R., Gapp F., Sinnegger M.J., Hering S (2000). Molecular mechanism of calcium channel block by isradipine: Role of a drug-induced inactivated channel conformation. J Biol Chem 275:22114-22120.

16. Berjukow S., Marksteiner R., Sokolov S., Weiss R.G., Margreiter E., Hering S. (2001) Amino acids in segment IVS6 and p-subumt interaction support distinct conformational changes during Cav2.1 inactivation. J Biol Chem 276: 1707617082.

17. Bernatchez G., Talwar D., Parent, L. (1998). Mutations in the EF-hand motif impair the inactivation of barium currents of the cardiac a1C channel. Biophys J 75: 1727-1739.

18. Berridge M.J. (1997). Elementary and global aspects of calcium signaling. J Physiol (London) 499: 291-306.

19. Bezanilla F. (2003) Voltage sensor movements. J. Gen. Physiol 120(4)- 465-473.

20. Bezanilla F., Armstrong, C.M. (1977). Inactivation of sodium channel. II. Gating current experiments. J Gen Physiol 70: 567-590.

21. Bezprozvanny I., Scheller R.H., Tsien R.W. (1995). Functional impact of syntaxin on gating of N-type and Q-type calcium channel. Nature 378:623-626.

22. Bezprozvanny I., Tsien R.W. (1999 95?) Voltage-dependent blockade of diverse types of voltage-gated Ca2+ channels expressed in Xenopus oocytes by the Ca2+ channel antagonist mibefradil (Ro 40-5967). Mol Pharmacol 48(3): 540-549.

23. Billups S.J., Carter B.L. (1998) Mibefradil: a new class of calcium-channel antagonists. Ann Pharmacother. 32(6): 659-671.

24. Birnbaumer L., Campbell K P., Catterall W.A., Harpold M.M., Hofmann F., Home W.A., Mori Y., Schwartz A., Snutch T.P., Tanabe T., Tsien R.W. (1994). The naming of voltage-gated calcium channels. Neuron, 13: 505-506.

25. Black J.L. 3rd. (2003) The voltage-gated calcium channel gamma subunits: a review of the literature. J. Bioenerg Biomembr. 35(6): 649-660.

26. Bourinet E., Soong T.W., Sutton K., Slaymaker S., Mathews E., Monteil A., Zamponi G.W., Nargeot J., Snutch T.P. (1999). Splicing of a1A subunit gene generates phenotypic variants of P- and Q-type calcium channels. Nat Neurosci 5:407-415.

27. Bouron A., Soldatov N. M., Reuter H. (1995). The Pi-subunit is essential for modulation by protein kinase C of an human and a non-human L-type Ca2+ channel. FEBS Lett 377:159-162.

28. Brehm P., Eckert R. (1978). Calcium entry leads to inactivation of calcium channel in Paramecium. Science 202:1203-1206.

29. Catterall W.A. (1995) Structure and function of voltage-gated ion channels. Annu. Rev.Biochem. 64:493-531.

30. Catterall WA. (1998) Structure and function of neuronal Ca2+ channels and their role in neurotransmitter release. Cell Calcium. 24: 307-323.

31. Catterall W.A. (1999). Interactions of presynaptic Ca2+ channel and snare proteins in neurotransmitter release. Ann NY Acad Sci 868:144-159.

32. Catterall W.A. (2000) Structure and regulation of voltage-gated Ca2+ channels Annu Rev Cell Dev Biol 16:521-555.

33. Catterall W.A., Striessnig J. (1992) Receptor sites for Ca2+ channel antagonists. Trends. Pharmacol Sci 3(6): 256-262.

34. Cens T., Restituito S., Galas S, Charnet P. (1999). Voltage and calcium use the same molecular determinants to inactivate calcium channels. J Biol Chem 274: 5483-5490.

35. Chandy KG., Gutman G.A. (1993) Nomenclature for mammalian potassium channel genes. Trends. Pharmacol Sci 14(12): 434.

36. Chien A J., Carr K.M., Shirokov R.E., Rios E., Hosey M.M. (1996). Identification of palmitoylation sites within the L-type calcium channel p2a subunit and effects on channel function. J Biol Chem 271:26465-26468.

37. Cole K.S. (1949) Dynamic electrical characteristics of the squid axon membrane. Arch Sci Physiol. 3: 253-258.

38. Courtney K R. (1975) Mechanism of frequency-dependent inhibition of sodium currents in frog myelinated nerve by the lidocaine derivative GEA. J. Pharmacol Exp Ther. 195: 225-236.

39. Curtis B.M., Catterall W.A. (1984) Purification of the calcium antagonist receptor of the voltage-sensitive calcium channel from skeletal muscle transverse tubules. Biochemistry 23(10): 2113-2118.

40. Dascal N. (1987). The use of Xenopus oocytes for the study of ion channels. CRC. Crit Rev. Biochem 22: 317-387.

41. Degtiar V.E., Scheller R.H., Tsien, R.W. (2000). Syntaxln modulation of slow inactivation of N-type calcium channels. J. Neurosci 20:4355-4367.

42. De Leon M., Wang Y., Jones L., Perez-Reyes E., Wei X., Soong T.W., Snutch T.P., Yue D.T. (1995). Essential Ca2+-binding motif for Ca2+-sensitive inactivation of L-type Ca2+ channels. Science 270:1502-1506.

43. De Waard M., Liu H., Walker D., Scott V.E., Gurnett C.A., Campbell, K P. (1997). Direct binding of G-protein p-y complex to voltage-dependent calcium channels. Nature 385: 446-450.

44. De Waard M., Campbell, P.P. (1995). Subunit regulation of the neuronal aiA Ca2+ channel expressed in Xenopus oocytes. J. Physiol 485: 619-634.

45. Doering F., Degtiar V. E., Grabner M., Striessnig J., Hering S., Glossmann H. (1996). Transfer of L-type calcium channel IVS6 segment increases phenylalkylamine sensitivity of aiA (Bl). J Biol Chem 271:11745-11749.

46. Dolphin AC. (1998). Mechanisms of modulation of voltage-dependent calcium channels by G proteins. J. Physiol. 506: 3-11.

47. Dolphin A.C., Wyatt C.N., Richards J., Beattie R.E., Craig P., Lee J.H , Cribbs L.L., Volsen S.G., Perez-Reyes E. (1999). The effect of a2-5 and other accessory subunits on expression and properties of the calcium channel a1G. J Physiol. 519: 35-45.

48. Doyle D A., Morais Cabral J., Pfuetzner RA, Kuo A., Gulbis J.M., Cohen S.L., Chait B.T., MacKinnon R. (1998). The structure of the potassium channel molecular basis of KC conduction and selectivity. Science 280. 69-77.

49. Eller P., Berjukov S., Wanner S., Huber I., Hering S., Knaus H.G., Toth G., Kimball S.D., Striessnig J. (2000) High affinity interaction of mibefradil with voltage-gated calcium and sodium channels. Br. J Pharmacol. 130(3): 669-677.

50. Ellinor P.T., Yang J., Sather W.A., Zhang J.F., Tsien R.W. (1995). Ca2+ channel selectivity at a single locus for high-affinity Ca2+ interactions. Neuron 15: 11211132.

51. Ernst M.E., Kelly M.W. (1998) Mibefradil, a pharmacologically distinct calcium antagonist. Pharmacotherapy 18(3):463-485.

52. Ertel E A, Campbell K.P., Harpold M.M., Hofmann F., Mori Y., Perez-Reyes E., Schwartz A., Snutch T.P., Tanabe T., Birnbaumer L., Tsien R.W., Catterall W.A. (2000) Nomenclature of voltage-gated calcium channels. Neuron 25(3): 533-535.

53. Fatt P., Ginsbourg B.L. (1958) The ionic requirements for the production of action potential in crustsean muscle fibres. J Physiol (Lond) 142: 516-543.

54. Felix R. (2000) Channelopathies: ion channel defects linked to heritable clinical disorders .J Med Genet 37(10):729-740.

55. Fleckenstein A. (1983a). History of calcium antagonists Circ Res 52:13-16.

56. Fleckenstein A. (1983b). Calcium antagonism in heart and smooth muscle. New York, John Wiley & Sons

57. Fletcher C.F., Lutz C.M., O'Sullivan T.N., Shaughnessy J D. Jr, Hawkes R., Frankel W.N., Copeland N.G., Jenkins N.A. (1996) Absence epilepsy in tottering mutant mice is associated with calcium channel defects. Cell 87: 607-617.

58. Forsythe I.D., Tsujimoto T., Barnes-Davies M., Cuttle M.F., Takahashi T. (1998) Inactivation of presynaptic calcium current contributes to synaptic depression at a fast central synapse. Neuron 20: 797-807.

59. Ganitkevich V.Ya., Shuba M.F., Smirnov S.V. (1987) Calcium-dependent inactivation of potential-dependent calcium inward current in an isolated guinea-pig smooth muscle cell. J Physiol 392:431-449.

60. Glossmann H., Ferry D.R. (1985) Assay for calcium channels. Methods Enzymol 109:513-550.

61. Glossmann H, Ferry D.R., Striessnig J., Göll A., Moosburger K. (1987) Trends Pharmacol Sei. 8:95-100.

62. Glossmann H., Striessnig J. (1990). Molecular properties of calcium channels. Rev Physiol Biochem. Pharmacol. 114:1-105.

63. Grabner M., Wang Z., Hering S., Striessnig J., Glossmann H. (1996). Transfer of 1,4-dihydropyridine sensitivity from L-type to class A (Bl) calcium channels. Neuron. 16: 207-218.

64. Gundersen C.B., Miledi R., Parker I. (1984) Messenger RNA from human brain induces drug- and voltage-operated channels in Xenopus oocytes. Nature 308: 421-424.

65. Gurdon J.B., Lane C.D., Woodland H.R., Marbaix G. (1971) Use of frog eggs and oocytes for the study of messenger RNA and its translation in living cells. Nature 233. 177-182.

66. Hagiwara S., Saito N. (1959) Voltage-current relations in nerve cell membrane of Onchidium verruculatum. J. Physiol (Lond) 148:161-179.

67. Hamill O.P., Marty A., Neher E., Sakmann B., Sigworth F.J. (1981) Improved patch-clamp techniques for high-resolution current recording from cells and cellfree membrane patches. PflugersArch 391(2): 85-100.

68. Handrock R., Rao-Schymanski R., Klugbauer N., Hofmann F., Herzig S. (1999) Dihydropyridine enantiomers block recombinant L-type Ca2+ channels by two different mechanisms. J. Physiol 521(1): 31-42.

69. Hanlon M.R., Wallace B.A. (2002) Structure and function of voltage-dependent ion channel regulatory p-subunits. Biochemistry. 41(9): 2886-2894.

70. He M., Bodi I., Mikala G., Schwartz A. (1997) Motif III S5 of L-type calcium channels is involved in the dihydropyridine binding site. A combined radioligand binding and electrophysiological study. J Biol Chem 272(5): 2629-2633.

71. Heady T.N., Gomora J.C., Macdonald T.L., Perez-Reyes E. (2001) Molecular pharmacology of T-type Ca2+ channels. Jpn. J. Pharmacol. 85(4): 339-350.

72. Hering S. (2002) p-Subunits: fine tuning of Ca2+ channel block. Trends Pharmacol Sci 23(11): 509-513.

73. Hering S., Aczel S., Kraus R.L., Berjukow S., Striessnig J., Timin, E.N. (1997). Molecular mechanism of use-dependent calcium channel block by phenylalkylamines: role of inactivation. Proc Natl Acad Sci. USA 94: 1332313328.

74. Hering S., Berjukow S., Aczel S., Timin, E.N. (1998). Calcium channel block and inactivation: common molecular determinants. Trends Pharmacol Sci 19: 439443.

75. Hering S., Berjukow S., Sokolov S., Marksteiner R., Weiss R.G, Kraus R., Timin E.N. (2000) Molecular determinants of inactivation in voltage-gated Ca2+ channels. J Physiol 528: 237-249.

76. Hille B. (1977) Local anesthetics: hydrophilic and hydrophobic pathways for the drug-receptor reaction. J. Gen Physiol 69:497-515.

77. Hille, B. (1978) in Biophysical Aspects of cardiac Muscle (Academic Press), 55-73.

78. Hille B. (1992). Ion channels of excitable membranes. 2nd edition, Smauer assciates, Sunderland, Massachusets.

79. Hockerman G.H., Dilmac N., Scheuer T., Catterall W.A. (2000) Molecular determinants of diltiazem block in domains IIIS6 and IVS6 of L-type Ca2+ channels. Mol Pharmacol 58(6): 1264-1270.

80. Hockerman G.H., Johnson B.D., Scheuer T., Catterall WA. (1995) Molecular determinants of high affinity phenylalkylamine block of L-type calcium channels. J. Biol Chem 270(38): 22119-22122.

81. Hockerman G.H., Peterson B.Z, Johnson B.D., Catterall W.A. (1997b). Molecular determinants of drug binding and action on L-type calcium channels. Annu Rev Pharmacol Toxicol 37:361-396.

82. Hodgkin A.L., Huxley A.F. (1952a) Currents curried by sodium and potassium ions through the membrane of the giant axon of Loligo. J. Physiol (Lond) 116: 449472.

83. Hodgkin A.L , Huxley A F. (1952b) The components of membrane conductance in the giant axon of Loligo. J. Physiol (Lond) 116:473-496.

84. Hodgkin A.L., Huxley A.F. (1952c) The dual effect of membtrane potential on sodium conductance in the giant axon of Loligo. J Physiol (Lond J 116:497-506.

85. Hodgkin A.L., Huxley A.F. (1952d) A quantitative decription of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve. J. Physiol. (Lond ) 117: 500-544.

86. Hodgkin A.L., Keyenes R.D. (1955a) Active transport of cations in giant axon from Sepia and Loligo. J Physiol (Lond.) 128: 28-60.

87. Hodgkin A.L., Keyenes R.D. (1955b) Potassium permeability of a giant nerve fibre. J. Physiol (Lond.) 128: 61-88.

88. Hofmann F., Lacinova L. Klugbauer N. (1999) Voltage-dependent calcium channels: from structure to function. Rev Physiol. Biochem Pharmacol 139: 3387.

89. Hondghem L.M., Katzung B.G. (1977) A unifying molecular model for the interaction of antiarrhythmic drugs with cardiac sodium channels: application to quinidine and lidocaine. Biochim. Biophys Acta 472: 373-377.

90. Horton R.M., Hunt H.D., Ho S.N., Pullen J.K., Pease L.R. (1989) Engineering hybrid genes without the use of restriction enzymes: gene splicing by overlap extension. Gene 77(1): 61-68.

91. Hoshi T., Zagotta W.N., Aldrich R.W. (1990) Biophysical and molecular mechanisms of Shaker potassium channel inactivation. Science 250: 533-538.

92. Jen J. (1999) Calcium channelopathies in the central nervous system. Curr. Opm Neurobiol 9: 274-280.

93. Jentsch T. J., Steinmeyer K., Schwarz G. (1990). Primary structure of Torpedo marmorata chloride channel isolated by expression cloning in Xenopus oocytes. Nature 348: 510-514.

94. Jimenéz C., Bourinet E., Leuranguer V., Richard S., Snutch T.P., Nargeot J. (2000) Determinants of voltage-dependent inactivation affect Mibefradil block of calcium channels. Neuropharmacology. 39:1-10.

95. Julius D., MacDermott AB., Axel R„ Jessell T. M. (1988). Molecular characterization of a functional cDNA encoding the serotonin 1c receptor. Science 241:558-564.

96. Jiang Y., MacKinnon R. (2000) The barium site in a potassium channel by X-ray crystallography. J Gen Physiol. 115:269-272.

97. Katz B. (1962) The Croonian lecture. The transmission of impulses from nerve to muscle and subcellular unit of synaptic action. Proc R. Soc Lond B. 155: 455477.

98. Khodorov B.I. (1979) Some aspects of the pharmacology of sodium channels in nerve membrane. Process of inactivation. Biochem Pharmacol 28:1451-1459.

99. Khodorov B.I. (1981) Sodium inactivation and drug-induced immobilization in nerve membrane Prog Biophys Mol Biol 37: 49-89.

100. Kim M.S., Morii T., Sun L.X., Imoto K., Mori Y. (1993). Structural determinants of ion selectivity in brain calcium channel. FEBS Lett 318:145-148.

101. Klugbauer N., Dai S., Specht V., Lacinova L., Marais E., Bohn G , Hofmann F. (2000). A family of y-like calcium channel subunits. FEBS Lett 470:189-197.

102. Kobilka B.K., Kobilka T.S., Daniel K., Regan J.W., Caron M.G., Lefkowitz R.J. (1988) Chimeric a2-p2 adrenergic receptors: delineation of domains involved in effector coupling and ligand binding specificity. Science. 240:1310-1316.

103. Kraus R.L., Hering S., Grabner M., Ostler D., Striessnig J. (1998) Molecular mechanism of diltiazem interaction with L-type Ca2+ channels. J. Biol Chem. 273: 27205-27215.

104. Kraus R.L., Sinnegger M.J., Glossmann H., Hering S., Striessnig, J. (1998). Familial hemiplegic migraine mutations change a1A Ca2+ channel kinetics. J. Biol Chem 273: 5586-55890.

105. MacKinnon R. (2003) Potassium channels. FEBS Lett. 555: 62-65.

106. Marmont G. (1949) Studies on the axon membrane. I. A new method. J. Cell Comp Physiol 34:351-382.

107. McDonald T.F., Pelzer D., Trautwein W. (1984) Cat ventricular muscle treated with D600: characteristics of calcium channel block and unblock. J Physiol 352: 217241.

108. Mikala G., Bahinski A., Yatani A., Tang S., Schwartz A. (1993). Differential contribution by conserved glutamate residues to an ion-selectivity site in the L-type Ca2+ channel pore. FEBS Lett 35: 265-269.

109. Miledi R., Parker I., Sumikawa K. (1982) Properties of acetylcholine receptors translated by cat muscle mRNA in Xenopus oocytes. EMBO J 1:1307-1312.

110. Miljanich G.P., Ramachandran J. (1995) Antagonists of neuronal calcium channels: structure, function, and therapeutic implications. Annu Rev Pharmacol Toxicol 35: 707-734.

111. Moorman J. R., Kirsch G. E., VanDongen A. M., Joho R. H., Brown A. M. (1990). Fast and slow gating of sodium channels encoded by a single mRNA. Neuron 4: 243-252.

112. Motoike H.K., Bodi I., Nakayama H., Schwartz A., Varadi, G. (1999). A region in IVS5 of the human cardiac L-type calcium channel is required for the use-dependent block by phenylalkylamines and benzodiazepines. J Biol Chem 274: 9409-9420.

113. Muth J.N., Bodi I., Lewis W., Varadi G., Schwartz A. (2001a) A Ca2+-dependent transgenic model of cardiac hypertrophy: A role for protein kinase C-a. Circulation. 103(1): 140-147.

114. Muth J.N., Varadi G., Schwartz A. (2001b) Use of transgenic mice to study voltage-dependent Ca2+channels. Trends Pharmacol Sci 22(10): 526-532.

115. Nakamura Y., Nakajima S., Grunfest H. (1965) Analysis of spike electrogenesys and depolarizing K inactivation in electroplaques of Electrophorus electricus, L. J Gen Physiol 49: 321-349.

116. Narahashi T.J., Moore W., Scott W.R. (1964) Tetrodotoxin blocade of sodium conductance increase in lobster giant axon. J Gen Physiol 47:965-974.

117. Nawrath H., Wegener J.W. (1997) Kinetics and state-dependent effects of verapamil on cardiac L-type calcium channels. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 355: 79-86.

118. Neher E., Sakmann B. (1976) Single-channel currents recorded from membrane of denervated frog muscle fibres. Nature 260: 799-802.

119. Ophoff R A., Terwindt G.M., Vergouwe M.N., van Eijk R., Oefner P.J., Hoffman S M., Lamerdin J.E., Mohrenweiser H.W., Bulman D.E., Ferrari M., Haan J., Lindhout D., van Ommen G.J., Hofker M.H., Ferrari M.D., Frants R.R. (1996)

120. Familial hémiplégie migraine and episodic ataxia type-2 are caused by mutations in the Ca2+ channel gene CACNL1A4. Cell 87(3): 543-552.

121. Parent L., Gopalakrishnan M., Lacerda A.E., Wie X., Perez-Reyes E. (1995). Voltage-dependent inactivation in a cardiac-skeletal chimeric calcium channel. FEBSLett 360:144-150.

122. Patil P.G., Brody D.L., Yue, D.T. (1998). Preferential closed-state inactivation of neuronal calcium channels. Neuron 20:1027-1038.

123. Perez-Reyes E., Lee J.H., Cribbs L-L. (1999). Molecular characterization of two members of the T-type calcium channel family. Ann N Y. Acad Sci. 868:131-143.

124. Peterson B Z., DeMaria C.D., Yue D.T. (1999). Calmodulin is the Ca2+ sensor for Ca2+-dependet inactivation of L-type calcium channels. Neuron 22: 549-558.

125. Peterson B Z, Johnson B.D., Hockerman G.H., Acheson M , Scheuer T., Catterall WA (1997) Analysis of the dihydropyridine receptor site of L-type calcium channels by alanine-scanning mutagenesis. J. Biol Chem. 272(30): 18752-18758.

126. Peterson B.Z, Lee J.S., Mulle J.G., Wang Y., DeLeon M., Yue D.T. (2000) Critical determinants of Ca2+-dependent inactivation within an EF-hand motif of L-type Ca2+ channels. Biophys J. 78:1906-1920.

127. Peterson B.Z., Tanada T.N., Catterall W.A. (1996) Molecular determinants of high affinity dihydropyridine binding in L-type calcium channels J. Biol. Chem 271(10): 5293-5296.

128. Pichler M., Cassidy T.N., Reimer D., Haase H., Kraus R., Ostler D., Striessnig J. (1997) p-subunit heterogeneity in neuronal L-type Ca2+ channels. J. Biol Chem 272:13877-13882.

129. Pietrobon D, Striessnig J. (2003) Neurobiology of migraine. Nat Rev Neurosci 4(5): 386-98.

130. Platzer J., Engel J., Schrott-Fischer A, Stephan K., Bova S., Chen H., Zheng H., Striessnig J. (2000) Congenital deafness and sinoatrial node dysfunction in mice lacking class D L-type Ca"2* channels. Cell. 102(1): 89-97.

131. Plomp J.J., Vergouwe M.N., Van den Maagdenberg AM., Ferrari M.D., Frants R.R., Molenaar P.C. (2000) Abnormal transmitter release at neuromuscular junctions of mice carrying the tottering <xia Ca2+ channel mutation. Brain 123: 463471.

132. Pragnell M., DeWaard M., Mori Y., Tanabe T., Snutch T P., Campbell, K.P. (1994) Calcium channel p-subunit binds to a conserved motif in the l-ll cytoplasmic linker of the a1-subunit. Nature 368: 67-70.

133. Qin N., Olcese R., Bransby M., Lin T., Birnbaumer L. (1999). Ca2+-induced inhibition of the cardiac Ca2+ channel depends on calmodulin. Proc Natl Acad Sci USA 96: 2435-2438.

134. Ritchie J.M., Rogart R.B., Strichartz G.R. (1976) A new method for labelling saxitoxin and its binding to non-myelinated fibres of the rabbit vagus, lobster walking leg, and garfish olfactory nerves. J. Physiol. 261(2): 477-494.

135. Rettig J., Sheng Z.H., Kim D.K., Hodson C.D., Snutch T.P., Catterall W.A. (1996). Isoform-specific interaction of the a1A subunits of brain Ca2+ channels with the presynaptic proteins syntaxin and SNAP-25. Proc. Natl Acad Sci USA 3: 73637368.

136. Sanger F., Nicklen S., Coulson A.R. (1977) DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc. Natl Acad Sci U S A 74(12): 5463-5467.

137. Sanguinetti M.C., Kass R.S (1984) Voltage-dependent block of calcium channel current in the calf cardiac Purkinje fiber by dihydropyridine calcium channel antagonists Circ Res. 55:336-348.

138. Sather W.A., McCleskey E.W. (2003) Permition and selectivity in calcium channels. Annu Rev. Physiol. 65:133-159.

139. Sather W.A., Tanabe T., Zhang J F., Mori Y., Adams M.E, Tsien R.W. (1993) Distinctive biophysical and pharmacological properties of class A (Bl) calcium channel a1 subunits. Neuron 11: 291-303.

140. Schmid A., Romey G., Barhanin J., Lazdunski M. (1989) SR33557, an indolizinsulfone blocker of Ca2+ channels: identification of receptor sites and analysis of its mode of action. Mol Pharmacol 35(6): 766-773.

141. Schuster A., Lacinova L., Klugbauer N. Ito H., Birnbaumer L., Hofmann F. (1996) The IVS6 segment of the L-type calcium channel is critical for the action of dihydropyridines and phenylalkylamines. EMBOJ 15(10): 2365-2370.

142. Serysheva I.I., Ludtke S.J., Baker M.R., Chiu W., Hamilton S.L. (2002) Structure of the voltage-gated L-type Ca2+ channel by electron cryomicroscopy. Proc. Natl. Acad Sci USA 99(16): 10370-10375.

143. Sokolov S., Timin E., Hering S. (2001) On the role of Ca2+- and voltage-dependent inactivation in Cav1.2 sensitivity for the phenylalkylamine (-)gallopamil. Ore Res 89: 700-708.

144. Sokolov S., Weiss R.G., Kurka B., Gapp F., Hering, S. (1999) Inactivation determinant in the l-ll loop of the Ca2+ channel a1-subunit and p-subunit interaction affect sensitivity for the phenylalkylamine (-)-gallopamil J Physiol 519: 315-322.

145. Sokolov S., Weiss R.G., Timin E.N., Hering S. (2000). Modulation of slow inactivation in class A Ca2+ channels by p-subunits. J. Physiol. 527:445-454.

146. Starmer C.F., Grant A.O. (1985) Phasic ion channel blockade. A kinetic model and parameter estimation procedure. Mol Pharm 28:348-356.

147. Spaetgens R.L., Zamponi G.W. (1999) Multiple structural domains contribute to voltage-dependent inactivation of rat brain a1E calcium channels. J Biol Chem 274: 22428-22436.

148. Stotz S.C., Hamid J., Spaetgens R.L., Jarvis S.E., Zamponi, G.W. (2000) Fast inactivation of voltage-dependent calcium channels. A hinged-lid mechanism? J Biol. Chem 275: 24575-24582.

149. Straub R. E., Freeh G. C., Joho R. H., Gershengorn M. C. (1990). Expression cloning of a cDNA encoding the mouse pituitary thyrotropin-releasing hormone receptor. Proc Natl Acad Sci. U S A 87: 9514-9518.

150. Striessnig J., Grabner M., Mitterdorfer J., Hering S., Sinnegger M.J., Glossmann H. (1998) Structural basis of drug binding to L-type Ca2+ channels. Trends Pharmacol Sci. 19:108-115.

151. Strichartz G.R. (1973) The inhibition of sodium currents in myelinated nerve by quaternary derivatives of lidocaine. J. Gen Physiol. 62: 37-57.

152. Stuhmer W., Methfessel C., Sakmann B., Noda M., Numa S. (1987). Patch clamp characterization of sodium channels expressed from rat brain cDNA. Eur. Biophys J. 14:131-138.

153. Tanabe T., Takeshima H., Mikami A., Flockerzi V., Takahashi H., Kangawa K., Kojima M., Matsuo H., Hirose T., Numa S. (1987). Primary structure of the receptor for calcium channel blockers from skeletal muscle. Nature 328: 313-318.

154. Tanaka 0., Sakagami H., Kondo, H. (1995) Localization of mRNAs of voltage-dependent Ca2+-channels: four subtypes of a1- and p-subumts in developing and mature rat brain. Brain Res Mol Brain Res 30:10-16.

155. Tang S., Mikala G., Bahinski A, Yatani A., Varadi G., Schwartz A. (1993). Molecular localization of ion selectivity sites within the pore of a human L-type cardiac calcium channel. J Biol Chem 268:13026-13032.

156. Tang S., Yatani A, Bahinski A., Mori Y., Schwartz A. (1993) Molecular localization of regions in the L-type calcium channel critical for dihydropyridine action. Neuron 11:1013-1021.

157. Tareilus E., Schoch J., Breer H. (1994) Ca2+-dependent inactivation of P-type calcium channels in nerve terminals. J. Neurochem. 62: 2283-2291.

158. Timin E.N., Hering S. (1992) A method for estimation of drug affinity constants to the open conformational state of calcium channels. Biophys J 63: 808-814.

159. Walker D., Bichet D., Campbell K.P., De Waard M. (1998) A p4 isoform-specific interaction site in the carboxyl-terminal region of the voltage-dependent Ca2+ channel alAsubunit. J Biol Chem 273: 2361-2367.

160. Walker D., Bichet D., Geib S., Mori E., Cornet V., Snutch T P., Mori Y., De Waard M. (1999) A new p-subtype-specific interaction in a1A subunit controls P/Q-type Ca2+ channel activation. J. Biol Chem 274:12383-12390.

161. Walker D., De Waard M. (1998) Subunit interaction sites in voltage-dependent Ca2+ channels: role in channel function. Trends Neurosci 21(4): 148-154.

162. West J., Patton D., Scheuer T.f Wang Y., Goldin A., Catterall W. (1992) A cluster of hydrophobic amino acid residues is required for fast sodium channel inactivation. Proc Natl Acad Sci USA 89:10910-10914.

163. Williams M.E., Feldman D.H., McCue A F., Brenner R., Velicelebl G., Ellis S.B., Harpold M.M. (1992) Structure and functional expression of a1, a2, and p subunits of a novel human neuronal calcium channel subtype. Neuron 8: 71-84.

164. Wu L.G., Westenbroek R.E., Borst J.G.G., Catterall W.A., Sakmann B. (1999) Calcium channel types with distinct presynaptic localization couple differentially to transmitter release in single calyx-type synapses. J. Neurosci 19: 726-736.

165. Yang J., Ellinor P.T., Sather W.A., Zhang J.F., Tsien RW (1993) Molecular determinants of Ca2+ selectivity and ion permeation in L-type Ca channels. Nature 366:158-161.

166. Zamponi G.W., Soong T.W., Bourinet E., Snutch T.P. (1996) p-Subunit coexpression and the a1 subunit domain l-ll linker affect piperidine block of neuronal calcium channels. J Neurosci 6:2430-2443.

167. Zhang J.F., Ellinor P.T., Aldrich R.W., Tsien R.W. (1994) Molecular determinants of voltage-dependent inactivation in calcium channels Nature 372: 97-100.

168. Zhong H., Yokoyama C.T., Scheuer T., Catterall W. (1999) Reciprocal regulation of P/Q-type Ca2+ channels by SNAP-25, syntaxin and synaptotagmin. Nat. Neurosci 2:939-941.

169. Zuhlke R.D., Bouron A., Soldatov N.M., Reuter H. (1998) Ca2+ channel sensitivity towards the blocker isradipine is affected by alternative splicing of the human a1C subunit gene. FEBS Lett. 427: 220-224.

170. Zuhlke R.D., Pitt G.S., Deisseroth K., Tsien R.W., Reuter H. (1999) Calmodulin supports both inactivation and facilitation of L-type calcium channels. Nature 399: 159-162.