An integrated regulation of transmembrane signalling: interactions between Ca2+, K+ channels and interleukin receptors  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
61412
Type NK
Principal investigator Damjanovich, Sándor
Title in Hungarian A transzmembrán jelátvitel integrált szabályozása: Ca2+-, K+-csatornák és interleukin-receptorok közötti interakciók
Title in English An integrated regulation of transmembrane signalling: interactions between Ca2+, K+ channels and interleukin receptors
Keywords in Hungarian dendritikus-sejt, limfocita, melanoma, vázizom, CRAC-csatorna, proliferáció, differenciáció
Keywords in English dendritic cell, lymphocyte, melanoma, skeletal muscle, CRAC channel, proliferation, differentiation
Discipline
Analysis, modelling and simulation of biological systems (Council of Medical and Biological Sciences)70 %
Biophysics (e.g. transport mechanisms, bioenergetics, fluorescence) (Council of Medical and Biological Sciences)30 %
Panel Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent Department of Biophysics and Cell Biology (University of Debrecen)
Participants Csernoch, László József
Dóczy-Bodnár, Andrea
Gáspár, Rezső
Kovács, László
Panyi, György
Rusznák, Zoltán
Szentesi, Péter Sándor
Szigeti, Gyula Péter
Szűcs, Géza
Vámosi, György
Varga, Zoltán
Starting date 2006-02-01
Closing date 2009-06-30
Funding (in million HUF) 61.600
FTE (full time equivalent) 5.65
state closed project
Summary in Hungarian
A jelen pályázat keretében az inteleukin-receptorok, a Ca2+- és a K+-csatornák között fennálló szoros, alkalmanként igen izgalmas kölcsönhatásokat kívánjuk vizsgálni, beleértve azok kapcsolatát az intracelluláris Ca2+-homeosztázissal, mind egészséges, mind malignus transzformáción átesett sejtekben. Az [Ca2+]i vizsgálatát célzó kísérletek között különös hangsúlyt szeretnénk fektetni a Ca2+-felszabadulás során aktivált Ca2+-csatornák (CRAC-csatornák) működése által előidézett, az intracelluláris Ca2+-raktárak bevonásával szabályozott Ca2+-belépés (SOCE) vizsgálatára. A CRAC-csatornák működésének pontosabb megértése, valamint ezen struktúrák alapvető biofizikai sajátosságainak feltérképezése érdekében a vizsgálatokat több sejttípus (dendriticus-sejtek, melanoma-sejtek, melanocyták, vázizomrostok) bevonásával is el kívánjuk végezni. Célul tűztük ki továbbá a Ca2+ sejtbe történő áramlása és a sejtfelszíni feszültségvezérelt (Kv1.3) és „háttér” K+-csatornák (TASK-3) közötti kölcsönhatások vizsgálatát is. A TASK-3-csatornák onkogenikus szerepét ugyancsak tanulmányozni kívánjuk. A fentieken túlmenően vizsgálni fogjuk még egyes interleukin-receptorok jelentőségét a T-lymphocyták működésében, és azok kölcsünhatásait a sejtfelszíni K+-csatornákkal. Meggyőződésünk, hogy az itt vázolt program sikeres teljesítése hozzásegíthet a celluláris (T-sejt-dependens) immunválasz mechanizusának és szerveződésének pontosabb megértéséhez. Értékes infomációkat várunk továbbá az intracelluláris Ca2+-koncentráció változásaira, valamint az azt előidéző folyamatok jelentőségére és módozataira vonatkozólag physiologiás (dendriticus-sejtek differenciálódása; vázizomrost-, T-sejt- és melanocyta-funkció) és egyes pathologiás folyamatokban (melanoma malignum sejtek növekedése, osztódása és nyúlványaik fejlődése) egyaránt.
Summary
In the present proposal we wish to investigate the intimate and sometimes intriguing interactions between interleukin receptors, Ca2+ and K+ channels and their connections to the intracellular Ca2+ homeostasis in healthy and malignantly transformed cells. As part of the investigation aiming at the regulation of [Ca2+]i, particular emphasis will be laid upon the characterisation of the Ca2+ release-activated Ca2+ (CRAC) channel function, responsible for the store-operated Ca2+ entry (SOCE). The experiments will be extended to a number of different cell types (dendritic cells, melanoma cells, melanocytes, skeletal muscle fibres) to understand the role and function of the CRAC channels and provide information about the basic biophysical properties of these structures. The current proposal also concerns the description of co-operation between Ca2+ entry and the presence and activity of voltage-gated (Kv1.3) and background (TASK-3) K+ channels. The oncogenic function of the latter type of ionic channel will also be investigated. Moreover, we shall study the significance of certain interleukin receptors in the function of T lymphocytes, and their interactions with the surface membrane K+ channels. We believe that the successful completion of the present project may help us to further our understanding about the exact mechanism and organisation of the cellular (T cell-dependent) immune response, the significance and possible means of the alterations of the cytoplasmic Ca2+ concentrations and their roles in physiological functions (differentiation of dendritic cells, function of skeletal muscle fibres, T cells and melanocytes) as well as in certain pathological conditions (growth, process development and cell division of melanoma cells).




 

Final report

  
Results in Hungarian
Projektünk célkitűzése a transzmembrán jelátvitelben résztvevő egyes receptorok és ioncsatornák működésének multidiszciplináris megközelítése volt. Kimutattuk a TASK-3 K+-csatorna expresszióját és döntően mitokondriális lokalizációját melanoma malignum, ill. malignus transzformációt nem mutató sejteken egyaránt. Jellemeztük a dendritikus sejtek (DS) érése és ioncsatorna expressziója közötti kapcsolatot. Feltártuk, hogy az elsődleges Ca2+ jelátviteli utat a CRAC csatornák biztosítják, függetlenül a DS-ek differenciáltsági fokától. Tanulmányoztuk az ic. Ca2+ homeosztázis és a purinerg jelátvitel kapcsolatát ingerlékeny és nem-ingerlékeny sejteken és karakterizáltuk a folyamatban szerepet játszó purinoreceptorok típusát. Kimutattuk, hogy az SR-ban kifejeződő Trisk 95 fehérje negatívan szabályozza a RyR funkcióját; így mind a lokális, mind pedig a globális Ca2+-jelek kialakulását gátolja. Rámutattunk, hogy a közös gamma receptorcsaládba tartozó IL-2/15 és -9 receptorok sejtfelszíni szerveződését feltehetően azonos rendező elvek alakítják ki. Tanulmányoztuk a T sejtek membránpotenciálját meghatározó Kv1.3 K+-csatorna immunszinapszis-beli lokalizációjának funkcionális következményeit. Kidolgoztunk egy újfajta FRET mérési módszert, amivel az IL-2 útvonal által aktivált transzkripciós faktorok konformációját határoztuk meg. Eredményeink hozzásegítenek a T-sejtes immunválasz mechanizmusának megértéséhez.
Results in English
The main aim of our project was to characterize selected receptors and ion channels in transmembrane signaling processes using a multidisciplinary approach. We detected expression and mainly mitochondrial localization of TASK-3 K+-channels both in malignant melanomas and benign melanocytes. We described the relationship between maturation and ion channel expression in dendritic cells (DCs). We showed that the primary Ca2+ signaling pathway is mediated by CRAC channels, independent of the degree of maturation. We studied the connection between Ca2+ homeostasis and purinerg signaling in excitable and non-excitable cells, and characterized the type of purinerg receptors involved in this process. We demonstrated that the Trisk 95 protein expressed in the SR negatively regulates RYR function; thus it inhibits the generation of both local and global Ca2+ signals. We revealed that the cell surface organization of the members of the common gamma chain family, IL-2/15 and 9 receptors, is probably organized by the same general principles. We studied the functional consequences of the localization of Kv1.3 K+ channels in the immune synapse. We elaborated a new FRET method, by which we described the conformation of transcription factors induced by the IL-2 pathway. Our results contribute to understanding the mechanism of T cell mediated immune responses.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=61412
Decision
Yes





 

List of publications

  
Deli T, Toth BI, Czifra G, Szappanos H, Biro T, Csernoch L.: Differences in purinergic and voltage-dependent signalling during protein kinase Calpha overexpression- and culturing-induced differentiation of C2C12 myoblasts, J Muscle Res Cell Motil, 27: 617-630, 2006
Pocsai K, Kosztka L, Bakondi G, Gonczi M, Fodor J, Dienes B, Szentesi P, Kovács I, Feniger-Barish R, Kopf E, Zharhary D, Szűcs G, Csernoch L, Rusznák Z.: Melanoma cells exhibit strong intracellular TASK-3-specific immunopositivity in both tissue sections and cell culture, Cell Mol Life Sci, 63: 2364-2376., 2006
Panyi G, Possani LD, Rodriguez de la Vega RC, Gáspár R, Varga Z: K+ channel blockers: novel tools to inhibit T cell activation leading to specific immunosuppression, Curr Pharm Des, 12: 2199-2220., 2006
Deli T, Szappanos H, Szigeti GP, Cseri J, Kovács L, Csernoch L: Contribution from P2X and P2Y purinoreceptors to ATP-evoked changes in intracellular calcium concentration on cultured myotubes, Pflugers Arch, 453: 519-529., 2007
Szigeti GP, Szappanos H, Deli T, Cseri J, Kovacs L, Csernoch L: Differentiation-dependent alterations in the extracellular ATP-evoked calcium fluxes of cultured skeletal muscle cells from mice, Pflugers Arch, 453: 509-518., 2007
Bene L, Kanyári Z, Bodnár A, Kappelmayer J, Waldmann TA, Vámosi G, Damjanovich L.: Colorectal carcinoma rearranges cell surface protein topology and density in CD4+ T cells, Biochem Biophys Res Commun, 361: 202-207, 2007
Gönczi M, Szentandrássy N, Fülöp L, Telek A, Szigeti GP, Magyar J, Bíró T, Nánási PP, Csernoch L.: Hypotononic stress influence the membrane potential and alter the proliferation of keratinocytes in vitro, Exp Dermatol, 16: 302-310., 2007
Deli T, Varga N, Adam A, Kenessey I, Raso E, Puskas LG, Tovari J, Fodor J, Feher M, Szigeti GP, Csernoch L, Timar J.: Functional genomics of calcium channels in human melanoma cells., Int J Cancer, 121: 2809-2819., 2007
Szigeti GP, Almássy J, Sztretye M, Dienes B, Szabó L, Szentesi P, Vassort G, Sárközi S, Csernoch L, Jóna I.: Alterations in the calcium homeostasis of skeletal muscle from post-myocardial infarcted rats., Pflügers Archives, 455: 541-553., 2007
Rusznák Z, Bakondi G, Kosztka L, Pocsai K, Dienes B, Fodor J, Telek A, Gönczi M, Szűcs G, Csernoch L.: Mitochondrial expression of the two-pore domain TASK-3 channels in malignantly transformed and non-malignant human cells., Virchows Archiv, 452: 415-426., 2007
Varga Z, Hajdu P, Panyi G, Gaspar R, Krasznai Z: Involvement of membrane channels in autoimmune disorders, Curr Pharm Des, 13: 2456-2468, 2007
Szekely A, Kitajka K, Panyi G, Marian T, Gaspar R, Krasznai Z.: Nutrition and immune system: certain fatty acids differently modify membrane composition and consequently kinetics of KV1.3 channels of human peripheral lymphocytes, Immunobiology, 212: 213-227., 2007
de Bakker BI, Bodnár A, van Dijk EM, Vámosi G, Damjanovich S, Waldmann TA, van Hulst NF, Jenei A, Garcia-Parajo MF.: Nanometer-scale organization of the alpha subunits of the receptors for IL2 and IL15 in human T lymphoma cells., J Cell Sci, 121 (Pt 5): 627-633, 2008
Almássy J, Sztretye M, Lukacs B, Dienes B, Szabó L, Szentesi P, Vassort G, Csernoch L, Jóna I.: Effects of K-201 on the calcium pump and calcium release channel of rat skeletal muscle, Pflügers Archiv 457:171-183, 2008
Bodnár A, Nizsalóczki E, Mocsár G, Szalóki N, Waldmann TA, Damjanovich S, Vámosi G.: A biophysical approach to IL-2 and IL-15 receptor function: localization, conformation and interactions, Immunol Lett, 116: 117-125., 2008
Fodor J, Gönczi M, Sztretye M, Dienes B, Oláh T, Szabó L, Csoma E, Szentesi P, Szigeti GP, Marty I, Csernoch L.: Altered expression of triadin 95 causes parallel changes in localized Ca2+ release events and global Ca2+ signals in skeletal muscle cells in culture, J Physiol. 586: 5803-5818, 2008
Gönczi M, Telek A, Czifra G, Balogh A, Blumberg PM, Bíró T, Csernoch L.: Altered calcium handling following the recombinant overexpression of protein kinase C isoforms in HaCaT cells, Exp Dermatol, 17: 584-591, 2008
Lukács B, Sztretye M, Almássy J, Sárközi S, Dienes B, Mabrouk K, Simut C, Szabó L, Szentesi P, De Waard M, Ronjat M, Jóna I, Csernoch L.: Charged surface area of maurocalcine determines its interaction with the skeletal ryanodine receptor, Biophys J. 95:3497-3509, 2008
Deli T, Csernoch L.: Extracellular ATP and cancer – an overview with special reference to P2 purinergic receptors, Pathol Oncol Res. 14: 219-231, 2008
Corzo G, Papp F, Varga Z, Barraza O, Espino-Solis PG, Rodríguez de la Vega RC, Gaspar R, Panyi G, Possani LD.: A selective blocker of Kv1.2 and Kv1.3 potassium channels from the venom of the scorpion Centruroides suffusus suffusus, Biochem Pharmacol, 76: 1142-1154, 2008
Varga Z, Csepany T, Papp F, Fabian A, Gogolak P, Toth A, Panyi G.: Potassium channel expression in human CD4+ regulatory and naïve T cells from healthy subjects and multiple sclerosis patients, Immunol Lett, 124: 95-101, 2008
Somodi S, Hajdu P, Gáspár R, Panyi G, Varga Z.: Effects of changes in extracellular pH and potassium concentration on Kv1.3 inactivation, Eur Biophys J, 37: 1145-1156, 2008
Papp F, Batista CV, Varga Z, Herceg M, Román-González SA, Gaspar R, Possani LD, Panyi G.: Tst26, a novel peptide blocker of Kv1.2 and Kv1.3 channels from the venom of Tityus stigmurus., Toxicon 54: 379-389., 2009
Tóth A, Szilágyi O, Krasznai Z, Panyi G, Hajdú P.: Functional consequences of Kv1.3 ion channel rearrangement into the immunological synapse, Immunol Lett, 125: 15-21, 2009
Vámosi G, Baudendistel N, von der Lieth CW, Szalóki N, Mocsár G, Müller G, Brázda P, Waldeck W, Damjanovich S, Langowski J, Tóth K.: Conformation of the c-Fos/c-Jun complex in vivo: a combined FRET, FCCS, and MD-modeling study., Biophys J, 94: 2859-2868., 2008
Zsiros E, Kis-Toth K, Hajdu P, Gaspar R, Bielanska J, Felipe A, Rajnavolgyi E, Panyi G: Developmental switch of the expression of ion channels in human dendritic cells, J Immunol (in press), 2009
Nagy P, Vámosi G, Damjanovich S, Damjanovich L: ICAM-1 inhibits the homocluster formation of MHC-I in colon carcinoma cells, Biochem Biophys Res Commun, 347: 758-763., 2006
Vámosi G, Bodnár A, Damjanovich S, Nagy P, Varga Z, Damjanovich L: The role of supramolecular protein complexes and membrane potential in transmembrane signaling processes of lymphocytes, Immunol Lett, 104: 53-58., 2006
Panyi G, Deutsch C.: Cross talk between activation and slow inactivation gates of Shaker potassium channels, J Gen Physiol, 128: 547-559., 2006
Szűcs A, Somodi S, Batta TJ, Tóth A, Szigeti GP, Csernoch L, Panyi G: Differential expression of potassium currents in Deiters cells of the guinea pig cochlea, Pflugers Arch, 452: 332-341, 2006
Detre C, Kiss E, Varga Z, Ludanyi K, Paszty K, Enyedi A, Kovesdi D, Panyi G, Rajnavolgyi E, Matko J: Death or survival: membrane ceramide controls the fate and activation of antigen-specific T-cells depending on signal strength and duration, Cell Signal, 18: 294-306., 2006
Panyi G, Deutsch C.: Probing the cavity of the slow inactivated conformation of shaker potassium channels, J Gen Physiol, 129: 403-418., 2007
Szegedi I, Kiss C, Karászi E, Vámosi G, Szöllősi J, Kovács P, Benkő I.: Differential regulation of umbilical cord blood and leukemic B cells by interferon-alpha (IFN-alpha): observations in cultured cells, Pathol Oncol Res, 12: 159-163., 2006
Jenei A, Kormos J, Szentesi G, Veres AJ, Varga S, Bodnár A, Damjanovich S, Mátyus L.: Non-random distribution of interleukin receptors on the cell surface, Chemphyschem, 10: 1577-1585., 2009



Back »