Оглавление
Список сокращений ................................................................................................ 6
1. ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 7
Актуальность исследования ................................................................................... 7
Цель и задачи исследования ................................................................................. 10
Основные положения, выносимые на защиту .................................................... 11
Научная новизна исследования ........................................................................... 11
Личный вклад автора ............................................................................................ 12
Теоретическая и практическая значимость работы ........................................... 12
Апробация работы ................................................................................................. 13
Список публикаций по теме диссертации .......................................................... 13
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................................................... 16
2.1. Потенциал-зависимые ионные каналы ........................................................ 16
2.2. Потенциал-зависимые натриевые каналы ................................................... 18
2.3 Структура NaV ................................................................................................. 21
2.3.1. Трехмерная структура NaVAb .................................................................... 22
2.3.2. Структура эукариотических NaV ............................................................... 27
2.4. Гейтинг NaV, проводимость и селективность ............................................. 30
2.4.1. Потенциал-зависимая активация ............................................................... 31
2.4.2. Быстрая инактивация .................................................................................. 32
2.4.3. Медленная инактивация ............................................................................. 33
2.4.4. Ионная проводимость и селективность .................................................... 34
2.5. Методы исследования NaV ............................................................................ 35
2.6. Потенциал-зависимые натриевые каналы сердца ....................................... 37
2.6.1. Субъединичный состав NaV1.5 .................................................................. 39
3
2.6.2. Жизненный цикл NaV1.5 ............................................................................. 39
2.6.3. Дифференциальная экспрессия NaV1.5 в сердце ..................................... 41
2.6.4. Функции NaV1.5 ........................................................................................... 42
2.6.5. Структурные особенности NaV1.5 ............................................................. 45
2.7. Синдромы, ассоциированные с вариантами в SCN5A ................................ 46
2.7.1. LQT3 ............................................................................................................. 48
2.7.2. Синдром Бругада ......................................................................................... 48
2.7.3. Смешанные синдромы ................................................................................ 49
2.8. Физиологические механизмы развития натриевых каналопатий ............. 51
2.8.1. Мутации, ассоциированные с синдромом LQT3 ..................................... 55
2.8.1.1. Увеличение постоянного тока ................................................................ 57
2.8.1.2. Нарушение стационарной инактивации ................................................ 58
2.8.1.3. Ускорение восстановления из инактивированного состояния ............ 58
2.8.1.4. Повышение пиковой плотности натриевого тока ................................. 59
2.8.1.5. Комплексное изменение функциональных характеристик ................. 59
2.8.2. Мутации, ассоциированные с синдромом Бругада ................................. 65
2.8.2.1. Уменьшение плотности тока ................................................................... 66
2.8.2.2. Нарушение стационарной активации ..................................................... 69
2.8.2.3. Усиление стационарной инактивации ................................................... 69
2.8.2.4. Усиление медленной и промежуточной инактивации ......................... 70
2.8.2.5. Замедление восстановления из инактивированного состояния .......... 71
2.8.2.6. Комплексное изменение функциональных характеристик ................. 71
3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ............................................................................. 74
3.1. Клинические данные ...................................................................................... 74
4
3.2. Генетический анализ, мутагенез и гетерологическая система экспрессии ................................................................................................................................. 74
3.3. Электрофизиология ........................................................................................ 75
3.4. Анализ данных ................................................................................................ 76
3.5. Статистический анализ .................................................................................. 78
3.6. Молекулярное моделирование...................................................................... 79
3.6.1. In Silico Деактивация ПЧД-III .................................................................... 80
3.6.2. Моделирование ДП в открытом и закрытом состояниях ....................... 81
3.6.3. Моделирование ПЧД в состоянии покоя .................................................. 82
3.6.4. Обозначения и визуализация остатков ..................................................... 82
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ................................................................................................... 83
4.1. Функциональная характеризация и структурная интерпретация генетического варианта NaV1.5-Y739D ................................................................. 83
4.1.1. Фенотипическая характеристика пациента и идентификация генетического варианта Y739D .............................................................................. 83
4.1.2. Биофизическая характеристика канала NaV1.5-Y739D ............................. 85
4.1.3. Контакты Y739 и Y739D в моделях hNaV1.5 ................................................ 90
4.2.Функциональная характеризация и структурная интерпретация генетического варианта NaV1.5-A1294G ............................................................... 92
4.2.1. Фенотипическая характеристика и генетические данные ...................... 92
4.2.2. Биофизическая характеристика канала NaV1.5-A1294G, экспрессированного в клетках линии CHO-K1 .................................................. 93
4.2.3. Биофизическая характеристика канала NaV1.5-A1294G, экспрессированного в клетках линии HEK293-T .............................................. 97
4.3. Исследование пути передачи сигнала между ПЧД-III и IVP2-S6 ........... 102
4.3.1. Интерфейс между IVP2-S6 и ПЧД-III в крио-ЭМ структурах ............. 103
5
4.3.2. Интерфейс между ПЧД-III и IVP2-S6 в hNaV1.5 является местом концентрации мутаций, ассоциированных с аритмиями ................................ 108
4.3.3. Биофизические характеристики WT и мутантных каналов .................. 110
4.3.4. In Silico Деактивация ПЧД-III с помощью солевого моста E1295:R1739 . 118
4.3.5. Электростатические потенциалы в интерфейсе ПЧД-III/ДП-IV, специфичные для определённых состояний канала ........................................ 123
4.3.6. Возможные механизмы передачи движений от ПЧД-III к инактивационным воротам................................................................................. 130
4.4. Потенциально повреждающие варианты в hNaV1.5 ................................. 131
5. ОБСУЖДЕНИЕ ............................................................................................... 137
6. ВЫВОДЫ ......................................................................................................... 147
7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................... 148
