K+ csatornák és a T sejt receptor jelátvitelének kapcsolata
Angol cím
Relationship between K+ channels and T cell receptor signaling
magyar kulcsszavak
K+ csatorna, T sejt receptor, jelátvitel, farmakológia
angol kulcsszavak
K+ channel, T cell receptor, transmembrane signaling, pharmacology
megadott besorolás
Immunológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
60 %
Biofizika (pl. transzport-mechanizmusok, bioenergetika, fluoreszcencia) (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
20 %
Kísérletes gyógyszertan, gyógyszerkutatás (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
20 %
zsűri
Immun-, Tumor- és Mikrobiológia
Kutatóhely
ÁOK Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet (Debreceni Egyetem)
résztvevők
Bagdány Miklós Gáspár Rezső Hajdu Péter Béla Somodi Sándor Zsiros Emese
projekt kezdete
2006-02-01
projekt vége
2010-01-31
aktuális összeg (MFt)
16.400
FTE (kutatóév egyenérték)
9.48
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A T limfociták aktivációjában a feszültség-kapuzott Kv1.3 K+ csatornák a membránpotenciál fenntartásán keresztül központi szerepet játszanak. Jelen pályázat első programja azt a hipotézist vizsgálja, hogy a Kv1.3 csatornák immunológiai szinapszisba (IS) történő átrendeződése IS funkciójának és a csatornák aktivitásának kölcsönös szabályozási lehetőségét jelenti. Vizsgálni kívánjuk a Kv1.3 csatornák IS-ba történő átrendeződésének dinamikáját, specificitását valamint az átrendeződésért felelős citoszolikus adapter proteinek és lipid raftok által mediált mechanizmusokat. Ezen felül a csatornák tirozin foszforilációval történő szabályozását és az IS funkcióját kívánjuk vizsgálni mutáns Kv1.3 csatornákat expresszáló sejteken. A második programpont a Kv1.3 csatornák specifikus, nagy affinitású gátlószereinek skorpió mérgekből történő izolálásával, jellemzésével és új molekulák molekuláris biológiai eszközökkel történő tervezésével foglalkozik. A kísérletek során azokat a molekula szintű kölcsönhatásokat kívánjuk meghatározni, amelyek a toxinok és a Kv1.3 ion csatornák nagy affinitású kölcsönhatásban szerepet játszanak. Ezek alapján molekuláris biológiai eszközökkel célzottan, az affinitás növelése irányába tervezzük változtatni toxinok szerkezetét. A Kv1.3 gátlószerek egyéb ioncsatornákhoz való affinitásának vizsgálatával a csatorna gátlás specificitását határozzuk meg, ugyanis a program hosszú távú célja terápiásan alkalmazható immunoszuppresszív peptidek előállítása.
angol összefoglaló
Voltage-gated Kv1.3 channels play a distinguished role in the activation of T lymphocytes via maintaining their membrane potential. The current research proposal focuses on two aspects of the physiological role of Kv1.3 channels. The first program aims to test he hypothesis that the recruitment of Kv1.3 channels into the immunological synapse (IS) results in the reciprocal regulation of the function of the IS and the activity of Kv1.3 channels. We propose to study the dynamics and specificity of Kv1.3 recruitment into the IS along with the role of lipid rafts and cytosolic adapter proteins in the regulation of Kv1.3 redistribution. Using mutant Kv1.3 channels we plan to identify the role of tyrosine-phosphorylation in the regulation of Kv1.3 activity and consequently, the modulation of the function of the IS. The second program aims to isolate and characterize high affinity and high specificity Kv1.3 channel inhibitors form scorpion venoms, and based on these templates, genetically engineer new molecules having better pharmacological profile (i.e., higher affinity and higher specificity). These latter efforts will be guided by the biophysical analysis of inter-molecular interactions between the toxin and the channel pore. The specificity of the toxins will be tested against other ion channels playing essential role in neural and skeletal and cardiac muscle functions, as the long term goal of this project is to generate therapeutic immunosuppressor peptides
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
A T limfociták aktivációjának szabályzásában a feszültség-kapuzott Kv1.3 K+ csatornák központi szerepet játszanak. A pályázat megvalósítása a során kimutattuk, hogy a Kv1.3 csatornák immunológiai szinapszisba (IS) történő átrendeződése az IS funkciójának és a csatornák aktivitásának kölcsönös szabályozási lehetőségét jelentik. E kölcsönös kapcsolat elemei közül kiemelendő, hogy a Kv1.3 csatornák kapuzási kinetikájának jelentős változását mutattuk ki a sejtmembrán lipid összetételének változása ill. a csatornák IS-be történő akkumulációja során. A csatornák IS-beli akkumulációja a T sejt membránpotenciál szabályozásának egy új formáját, a membránpotenciál oszcillációját okozta, mely Kv1.3 gátlószerekkel modulálható volt. E kísérletekhez szorosan kapcsolódott a nagy affinitású és szelektivitású Kv1.3 gátlószerek azonosítása és jellemzése. Leírtunk öt új Kv1.3 gátló skorpió toxint [α-KTx2.8 (Ce1), α-KTx2.9 (Ce2), α-KTx2.11 (Ce4), α- KTx2.13 (Css20) és α- KTx4.6 (Tst26)], és meghatároztuk azokat a kritikus aminosavakat melyek a toxinok Kv1.3 és Kv1.2 csatornák közötti szelektivitásáért felelősek. Kísérleteink során olyan egyedülálló módszert dolgoztunk ki, mely alkalmas olyan kis-molekula gátlószerek azonosítására, melyek szelektíven kötődnek a csatornák inaktivált állapotához. A kutatómunka során kapott eredmények közelebb vittek a Kv1.3 csatornák élettani funkciójának megértéséhez ill. terápiásan alkalmazható immunoszuppresszív peptidek előállításához.
kutatási eredmények (angolul)
Voltage-gated Kv1.3 channels play a distinguished role in regulation of T cell activation. During the research program we showed that recruitment of Kv1.3 channels into the immunological synapse (IS) results in the reciprocal regulation of the function of the IS and the activity of Kv1.3 channels. Among several aspects of this regulation we showed that the gating kinetics of Kv1.3 channels is significantly altered upon recruitment of the channels in to the IS and that the kinetics is sensitive to the lipid composition of the plasma membrane. Recruitment of Kv1.3 into the IS allows a novel type of the membrane potential regulation in T cells by periodic membrane potential oscillations, which was sensitive to Kv1.3 inhibitors. These results motivated the search for novel high affinity and selectivity Kv1.3 inhibitors. We have described five Kv1.3 inhibitor scorpion toxins [α-KTx2.8 (Ce1), α-KTx2.9 (Ce2), α-KTx2.11 (Ce4), α- KTx2.13 (Css20) and α- KTx4.6 (Tst26)], and determined critical amino acid residues responsible for the selectivity between Kv1.3 and Kv1.2 channels. We have also developed a unique method for studying K+ channels blockers having selective affinity for the inactivated channels. Results obtained during the completion of the research program led to a better understanding of the physiological role of Kv1.3 channels in T cells and to the generation therapeutic immunosuppressor peptides.
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. 183:4483-4492, 2009
Toth A, Szilagyi O, Krasznai Z, Panyi G, Hajdu P.: Functional consequences of Kv1.3 ion channel rearrangement into the immunological synapse., Immunol.Lett. 125:15-21., 2009
Panyi G; Possani LD; Rodriguez de la Vega RC; Gaspar R; Varga Z: K+ channel blockers: novel tools to inhibit T cell activation leading to specific immunosuppression, Curr Pharm Des. 12:2199-2220., 2006
Corzo G; Papp F; Varga Z; Barraza O; Espino-Solis PG; Rodriguez de la Vega RC; Gaspar R; Panyi G; Possani LD: Novel a-KTx peptides from the venom of the scorpion Centruroides elegans selectively blockade Kv1.3 over IKCa1 K+ channels of T cells, Biochem.Pharmacol. 76:1142-1154, 2008
Panyi G, Deutsch C.: Probing the cavity of the slow inactivated conformation of shaker potassium channels., J Gen Physiol. 129:403-418, 2007
Panyi G, Deutsch C.: Crosstalk Between Activation and Slow Inactivation Gates of Shaker Potassium Channels., J Gen Physiol. 128:547-559, 2006
Papp F, Batista CV, Varga Z, Herceg M, Roman-Gonzalez 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
Somodi S; Hajdu ;, Gaspar 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
Varga Z, Csepany T, Papp F, Fabian A, Gogolak P, Toth A, Panyi G.: Potassium channel expression in human CD4+ regulatory and naive T cells from healthy subjects and multiple sclerosis patients, Immunol.Lett. 124:95-101., 2009
Varga Z, Hajdu P, Panyi G.: Ion channels in T lymphocytes: An update on facts, mechanisms and therapeutic targeting in autoimmune diseases, Immunol.Lett. 130:19-25, 2010
Hajdu P, Szilagyi O, Toth A, Krasznai Z, Pocsai K, Panyi G.: IAnswer to the "Comment on functional consequences of Kv1.3 ion channel rearrangement into the immunological synapse" by Stefan Bittner et al. [Immunol. Lett. 125 (Aug 15 (2)) (2009) 156-157], Immunol.Lett. 129:47-49, 2010
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., Imunobiology 212:213-227., 2007
Szucs A; Somodi S; Batta TJ; Toth A; Szigeti GP; Csernoch L; Panyi G; Sziklai I: Differential expression of potassium currents in Deiters cells of the guine pig cochlea, Pflugers Arch. 452:332-341, 2006
Papp F; Hajdu P; Varga Z; Zsiros E; Ludanyi K; Gaspar R; Rajnavolgyi E; Panyi G.: CRAC channels in developing human dendritic cells, Biophys J. 458-Pos, 2008
