Гомо- и гетеро- тетрамерные потенциал-зависимые калиевые каналы Kv1 в клетках эукариот и их взаимодействия с поровыми блокаторами

Одним из действенных подходов к изучению функционирования калиевых потенциал зависимых Kv1-каналов, их участия в различных клеточных процессах в норме и патологии, разработке эффективных способов терапевтического воздействия на активность каналов при развитии ряда социально-значимых заболеваний является применение пептидных блокаторов как наиболее аффинных и высокоселективных ингибиторов активности Kv1-каналов. В этом направлении актуально совершенствование высокотехнологичных методов изучения взаимодействия Kv1-каналов с блокаторами, основанных на их экспрессии в животных клетках в виде панели близкородственных каналов. Использование в аналитических системах гомотетрамерных, а также гетеротетрамерных форм каналов, сосуществующих в животных клетках, позволяет более точно оценивать эффективность пептидных блокаторов в отношении каналов-мишеней, что имеет перспективное фармакологическое значение. Целью проекта является применение высокоинформативных флуоресцентных методов исследования в сочетании с современными методами биоинженерии для разработки новых методов анализа активности пептидных блокаторов по их связыванию с Kv1-каналами на эукариотических клетках в условиях, приближенных к in vivo, в том числе, измерения констант диссоциации образующихся комплексов. Поставленная задача будет решаться на основе клеток HEK293 с повышенным уровнем мембранной экспрессии флуоресцирующих гомотетрамерных каналов Kv1.1, Kv1.2 и Kv1.3, а также гетеротетрамерных каналов Kv1.1/Kv1.2. В проекте будут разработаны новые флуоресцентные пептидные блокаторы, обладающие высокой аффинностью к исследуемым Kv1- каналам. Эти блокаторы будут применяться для развития методов флуоресцентного имиджинга калиевых каналов, в том числе, для исследования клеточной локализации и подвижности комплексов каналов с блокаторами, имеющих функциональное значение. Будет проведена оценка аффинности различных пептидных блокаторов к гетеротетрамерным каналам с целью выявления наиболее активных блокаторов. Успешное решение задач проекта расширит возможности изучения активности пептидных блокаторов, развития флуоресцентных скрининговых технологий, методов имиджинга каналов на клеточном уровне, а также будет способствовать развитию методов терапии аутоиммунных, неврологических и онкологических заболеваний с применением пептидных блокаторов калиевых каналов.

6 Января 2022 года — 31 Декабря 2026 года

Феофанов А.В. (рук.)

Лаборатория оптической микроскопии и спектроскопии биомолекул

Грант, РНФ

Список публикаций по проекту

  1. Orlov NA, Kryukova EV, Efremenko AV, Yakimov SA, Toporova VA, Kirpichnikov MP, Nekrasova OV, Feofanov AV (2023). Interactions of the Kv1.1 Channel with Peptide Pore Blockers: A Fluorescent Analysis on Mammalian Cells. Membranes (Basel) 13 (7), 645
  2. Orlov NA, Ignatova AA, Kryukova EV, Yakimov SA, Kirpichnikov MP, Nekrasova OV, Feofanov AV (2022). Combining mKate2-Kv1.3 Channel and Atto488-Hongotoxin for the Studies of Peptide Pore Blockers on Living Eukaryotic Cells. Toxins (Basel) 14 (12), 858
  3. Primak AL, Orlov NA, Peigneur S, Tytgat J, Ignatova AA, Denisova KR, Yakimov SA, Kirpichnikov MP, Nekrasova OV, Feofanov AV (2023). AgTx2-GFP, Fluorescent Blocker Targeting Pharmacologically Important Kv1.x (x = 1, 3, 6) Channels. Toxins (Basel) 15 (3), 229
  4. Denisova KR, Orlov NA, Yakimov SA, Kirpichnikov MP, Feofanov AV, Nekrasova OV (2022). Atto488-Agitoxin 2—A Fluorescent Ligand with Increased Selectivity for Kv1.3 Channel Binding Site. Bioengineering (Basel) 9 (7),
  5. Ignatova AA, Kryukova EV, Novoseletsky VN, Kazakov OV, Orlov NA, Korabeynikova VN, Larina MV, Fradkov AF, Yakimov SA, Kirpichnikov MP, Feofanov AV, Nekrasova OV (2024). New High-Affinity Peptide Ligands for Kv1.2 Channel: Selective Blockers and Fluorescent Probes. Cells 13 (24), 2096
  6. Efremenko AV, Nekrasova OV, Feofanov AV (2025). Formation of Heterotetrameric Potassium Channels Kv1.1–Kv1.2 in Neuro-2A Cells: Analysis by the Förster Resonance Energy Transfer Technique. Biophysics (Oxf) 70 (1), 69–75
  7. Kryukova EV, Efremenko AV, Kazakov OV, Feofanov AV, Nekrasova OV (2025). The Properties of a Fluorescent Kv1.2 Channel Assembled from Concatemers of Alpha-Subunits. Biophysics (Oxf) 70 (1), 76–82
  8. Efremenko AV, Kryukova EV, Kazakov OV, Ignatova AA, Shmatin II, Korabeynikova VN, Toporova VA, Yakimov SA, Kirpichnikov MP, Nekrasova OV, Feofanov AV (2025). Heterochannels Kv(1.1-1.2)2 and Their Interactions with Pore Blockers. Cells 14 (17), 1364
  9. Efremenko AV, Kryukova EV, Kazakov OV, Kirpichnikov MP, Nekrasova OV, Feofanov AV (2025). Properties of Potassium Channel Kv1.1 on the Basis of Fluorescent Dimer of Alpha-Subunits mKATE2-Kv1.1-Kv1.1 in Neuro-2a Cells. Russ. J. Bioorganic Chem. 51 (5), 2055–2063
  10. Korabeynikova VN, Feofanov AV, Nekrasova OV (2025). N- or C-terminal position of the fluorescent protein mKate2 in the mKate2-KCa3.1 chimera influences membrane expression of the channel. ВМУ.Биология 80 (3S), 46–51