Лаборатория биофизики синаптических процессов

Заведующий лабораторией чл.-корр. РАН Денис Борисович Тихонов

Лаборатория традиционно занимается механизмами синаптических связей в нервной системе позвоночных и беспозвоночных животных, молекулярными механизмами выделения медиатора из пресинаптических окончаний и его рецепции на постсинаптической мембране. В последнее два десятилетия основное внимание уделяется глутаматергичекой передаче, путям ее модуляции в норме и патологии, физиологическим механизмам действия фармакологических агентов. Экспериментальные подходы представляют собой электрофизиологические отведения в разных конфигурациях и от разных объектов. Реализованы подходы для работы с рекомбинантными синаптическими рецепторами, экспрессируемыми в специальных клеточных линиях, нативными рецепторами нейронов, выделяемых из срезов разных отделов мозга, регистрация синаптической передачи непосредственно в срезах мозга или нервно-мышечных соединениях. Экспериментальная работа сочетается с теоретическим моделированием строения ионных каналов и рецепторов и их взаимодействия с лигандами.

Цикл работ был посвящен разработке активных и избирательных блокаторов каналов постсинаптических рецепторов глутамата разных типов. Были обнаружены простые структурные детерминанты, позволяющие направленно разрабатывать новые соединения, блокирующие АМРА NMDA типы каналов. 

В настоящее время в лаборатории ведутся поиск новых лигандов ионотропных глутаматных рецепторов среди лекарственных препаратов различных классов, изучение нервно-мышечной передачи беспозвоночных, исследование особенностей строения и функций рецепторов глутамата у насекомых.

Относительно новым направлением в работе лаборатории являются поиск и изучение  лигандов протон-активируемых каналов семейства ASIC (acid-sensing ion channels) и TRPV1(transient receptor potential vanilloid 1) рецепторов.

Большое внимание уделяется исследованию механизмов взаимодействия лигандов с рецепторами.

Лаборатория активно сотрудничает с зарубежными коллегами из Канады, США, Дании, Великобритании. Работы сотрудников публикуются в международных журналах высокого уровня.

Список сотрудников:

Тихонов Денис Борисович, зав. лаб.,чл.-корр. РАН,  д-р. биол. наук
Магазаник Лев Гиршевич, академик РАН, советник РАН, д-р. биол.  наук
Федорова Ирина Моисеевна, ст. науч. сотр., канд.биол.наук
Большаков Константин Викторович, ст. науч. сотр., канд.биол.наук
Тихонова Татьяна Борисовна, вед. науч. сотр., канд.биол.наук
Барыгин Олег Игоревич, вед. науч. сотр., канд.биол.наук
Николаев Максим Владимирович, вед. науч. сотр., канд.биол.наук
Потапьева Наталья Николаевна, ст. науч. сотр.
Коркош Вячеслав Сергеевич, науч. сотр.,  канд.биол.наук
Комарова Маргарита Сергеевна, мл. науч. сотр.
Штейников Василий Юрьевич, мл. науч. сотр., аспирант
Дронь Михаил Юрьевич, мл. науч. сотр.

 

Barygin OI, Nagaeva EI, Tikhonov DB, Belinskaya DA, Vanchakova NP, Shestakova NN. Inhibition of the NMDA and AMPA receptor channels by antidepressants and antipsychotics / Brain Res 1660(): 58–66, 2017.

Tikhonov DBZhorov BSConservation and Variability of the Pore-Lining Helices in P-Loop Channels / Channels 11(6): 660-672, 2017.

Tikhonov DBZhorov BSMechanism of sodium channel block by local anesthetics, antiarrhythmics, and anticonvulsants / J Gen Physiol 149(4): 465-481, 2017.

Barygin OIKomarova MSTikhonova TB, Korosteleva AS, Nikolaev MVMagazanik LGTikhonov DBComplex action of tyramine, tryptamine and histamine on native and recombinant ASICs / Channels 11(6): 648-659, 2017.

Shteinikov VYTikhonova TBKorkosh VSTikhonov DBPotentiation and Block of ASIC1a by Memantine / Cell Mol Neurobiol 286(26): 1-13, 2017.

Shteinikov VY, Korosteleva AS, Tikhonova TBPotapieva NNTikhonov DBLigands of histamine receptors modulate acid-sensing ion channels / Biochem Bioph Res Co 490(4): 1314-1318, 2017.

Nikolaev MVDorofeeva NADorofeeva NAKomarova MS, Korolkova YV, Andreev YA, Mosharova IV, Grishin EV, Tikhonov DB, Kozlov SA. TRPV1 activation power can switch an action mode for its polypeptide ligands / Plos One 12(5): e0177077, 2017.

Тихонова ТББарыгин ОИФизиологические и фармакологические характеристики нативных протон-активируемых ионных каналов / Рос Физиол Журн 103(10): 1160-1169, 2017.

Цветков ЕАПотапьева ННБольшаков КВОсобенности ответов TRPV1- рецепторов при их активации протонами, капсаицином и их смесью при разных мембранных потенциалах / Acta Naturae 9(1): 81-86, 2017.

Магазаник ЛГО научной сессии, посвящённой проблемам физиологического учения академика И.П. Павлова / Вестник РФФИ (1): 60-67, 2017.

 Магазаник ЛГВеселкин НППервейшая для нас забота теперь - наш журнал / Рос Физиол Журн 103(9): 966-977, 2017.

Karyakin VBVasil'ev DSZhuravin IАZaitsev AVMagazanik LGEarly morphological and functional changes in the GABAergic system of hippocampus in the rat lithium-pilocarpine model of epilepsy / Doklady Biological Sciences 472(1): 4-7, 2017.

Постникова ТЮЗубарева ОЕКоваленко ААКим КХМагазаник ЛГЗайцев АВ. Эпилептический статус вызывает нарушения синаптической пластичности в гиппокампе крыс, сопровождающиеся изменением уровня экспрессии nmda рецепторов./ Биохимия 82(3): 418-428, 2017.

Карякин ВБВасильев ДСЖуравин ИАЗайцев АВМагазаник ЛГРанние морфофункциональные изменения в ГАМКергической системе гиппокампа крыс при литий-пилокарпиновой модели эпилепсии / Докл Акад Наук 472(2): 230-233, 2017.

Постникова ТЮ, Трофимова АМ, Зайцев АВМагазаник ЛГ. Эпилептический статус, вызванный пентилентетразолом, увеличивает кратковременную синаптическую фасилитацию в гиппокампе ювенильных крыс./ Докл Акад Наук 477(5): 618–621, 2017.

Ватаев СИ, Зайцев АВ, Лукомская НЯ, Магазаник ЛГ. Электрическая активность мозга в цикле бодрствование-сон у крыс после эпилептического статуса, вызванного пилокарпином / Рос Физиол Журн 103(4): 391-405, 2017.

Vataev SIZaitsev AVKim KKhLukomskaya NYaMagazanik LGChanges in Brain Electrical Activity on Formation of Status Epilepticus in a Lithium-Pilocarpine Model in Rats with Different Levels of Convulsive Readiness / Neuroscience and Behavioral Physiology 47(9): 1019–1028, 2017.

Postnikova TYuTrofimova AMZaitsev AVMagazanik LGStatus epilepticus induced by pentylenetetrazole increases short-term synaptic facilitation in the hippocampus of juvenile rats / Doklady Biological Sciences 477(1): 207-209, 2017.

Postnikova TYuZubareva OE, Kovalenko AA, Kim KKhMagazanik LGZaitsev AVStatus epilepticus impairs synaptic plasticity in rat hippocampus and is followed by changes in expression of NMDA receptors / Biochemistry-Moscow+ 82(3): 282-290, 2017.

Korkosh VSZhorov BSTikhonov DBAnalysis of inter-residue contacts reveals folding stabilizers in P-loops of potassium, sodium, and TRPV channels / Eur Biophys J Biophy 45(4): 321-329, 2016

Zhorov BSTikhonov DBComputational Structural Pharmacology and Toxicology of Voltage-Gated Sodium Channels / Curr Top Membr (78): 117-44, 2016

Nagaeva EIPotapieva NNNikolaev MV, Gmiro VE, Magazanik LGTikhonov DBDeterminants of action of Hydrophobic amines on ASIC1a and ASIC2a  / Eur J Pharmacol 788(): 75-83, 2016

Nagaeva EITikhonova TBMagazanik LGTikhonov DBHistamine selectively potentiates acid-sensing ion channel 1a / Neurosci Lett 632(): 136-140, 2016

Korkosh VSZhorov BSTikhonov DB. Modeling interactions between blocking and permeant cations in the NavMs channel / Eur J Pharmacol 780(): 188-193, 2016

Barygin OIInhibition of calcium-permeable and calcium-impermeable AMPA receptors by perampanel in rat brain neurons / Neurosci Lett 633(): 146-151, 2016

Коркош ВСЖоров БСТихонов ДБ. Молекулярная эволюция ионных каналов: аминокислотные последовательности и трехмерные структуры / Ж эвол биохим и физиол 52(1): 26-33, 2016.

Malkin SLAmakhin DV, Veniaminova EA, Kim KKhZubareva OEMagazanik LGZaitsev AVChanges of AMPA receptor properties in the neocortex and hippocampus following pilocarpine-induced status epilepticus in rats / Neuroscience 327(): 146-155, 2016.

Ватаев СИЗайцев АВКим КХЛукомская НЯМагазаник ЛГ. Изменения электрической активности мозга при формировании эпилептического статуса на литий-пилокарпиновой модели у крыс, различающихся по уровню судорожной готовности / Рос Физиол Журн 102(6): 633–646, 2016

Kryukov KAKim KKhMagazanik LGZaitsev AVStatus epilepticus alters hippocampal long-term synaptic potentiation in a rat lithium-pilocarpine model / Neuroreport 27(16): 1191-1195, 2016

Калеменев СВЗубарева ОЕ, Сизов ВВ, Лаврентьева ВВЛукомская НЯКим КХЗайцев АВМагазаник ЛГ. Мемантин ослабляет когнитивные нарушения у крыс, обусловленные эпилептическим статусом в условиях литий-пилокарпиновой модели / Докл Акад Наук 470(6): 732-735, 2016.

Barygin OI, Komarova MS, Tikhonova TB, Tikhonov DB. Non-classical mechanism of ?-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor channel block by fluoxetine. Eur J Neurosci. 2014 Dec 31. doi: 10.1111/ejn.12817. [Epub ahead of print]

Tikhonova TB, Nagaeva EI, Barygin OI, Potapieva NN, Bolshakov KV, Tikhonov DB. Monoamine NMDA receptor channel blockers inhibit and potentiate native and recombinant proton-gated ion channels. Neuropharmacology. 2015 Feb;89:1-10.

Zaitsev AV, Kim KKh, Vasilev DS, Lukomskaya NY, Lavrentyeva VV, Tumanova NL, Zhuravin IA,Magazanik LG. N-methyl-D-aspartate receptor channel blockers prevent pentylenetetrazole-induced convulsions and morphological changes in rat brain neurons. J Neurosci Res . 2015 Mar;93(3):454-65.

Korkosh VS, Zhorov BS, Tikhonov DB. Folding similarity of the outer pore region in prokaryotic and eukaryotic sodium channels revealed by docking of conotoxins GIIIA, PIIIA, and KIIIA in a NavAb-based model of Nav1.4. J Gen Physiol. 2014 Sep;144(3):231-44.

Franzyk H, Grzeskowiak JW, Tikhonov DB, Jaroszewski JW, Mellor IR. The effects of conformational constraints in the polyamine moiety of philanthotoxins on AMPAR inhibition. ChemMedChem. 2014 Aug;9(8):1725-31.

Tikhonov DB, Bruhova I, Garden DP, Zhorov BS. State-dependent inter-repeat contacts of exceptionally conserved asparagines in the inner helices of sodium and calcium channels. Pflugers Arch. 2015 Feb;467(2):253-66.

Zhorov BS, Tikhonov DB.Ligand action on sodium, potassium, and calcium channels: role of permeant ions. Trends Pharmacol Sci. 2013 Mar;34(3):154-61.

Tikhonov DB, Zhorov BS. Architecture and pore block of eukaryotic voltage-gated sodium channels in view of NavAb bacterial sodium channel structure. Mol Pharmacol. 2012 Jul;82(1):97-104.

Nikolaev MV, Magazanik LG, Tikhonov DB. Influence of external magnesium ions on the NMDA receptor channel block by different types of organic cations. Neuropharmacology. 2012 Apr;62(5-6):2078-85.

Kuhn-Nentwig L, Fedorova IM, Luscher BP, Kopp LS, Trachsel C, Schaller J, Vu XL, Seebeck T, Streitberger K, Nentwig W, Sigel E, Magazanik LG. A venom-derived neurotoxin, CsTx-1, from the spider Cupiennius salei exhibits cytolytic activities. J Biol Chem . 2012 Jul 20;287(30):25640-9.

Barygin OI, Grishin EV, Tikhonov DB.Argiotoxin in the closed AMPA receptor channel: experimental and modeling study. Biochemistry. 2011 Sep 27;50(38):8213-20.

Zaitsev AV, Kim KK, Fedorova IM, Dorofeeva NA, Magazanik LG, Tikhonov DB. Specific mechanism of use-dependent channel block of calcium-permeable AMPA receptors provides activity-dependent inhibition of glutamatergic neurotransmission. J Physiol . 2011 Apr 1;589(Pt 7):1587-601.

Barygin OI, Luchkina NV, Tikhonov DB. Voltage-dependent and -independent block of ?-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionate receptor channels. J Neurochem. 2010 Dec;115(6):1621-32.

Vassilevski AA, Fedorova IM, Maleeva EE, Korolkova YV, Efimova SS, Samsonova OV, Schagina LV, Feofanov AV, Magazanik LG, Grishin EV. Novel class of spider toxin: active principle from the yellow sac spider Cheiracanthium punctorium venom is a unique two-domain polypeptide. J Biol Chem . 2010 Oct 15;285(42):32293-302

Cheng RC, Tikhonov DB, Zhorov BS.Structural model for phenylalkylamine binding to L-type calcium channels. J Biol Chem. 2009 Oct 9;284(41):28332-42.

Tikhonov DB, Zhorov BS. Structural model for dihydropyridine binding to L-type calcium channels. J Biol Chem. 2009 Jul 10;284(28):19006-17

Nelson JK, Frolund SU, Tikhonov DB, Kristensen AS, Stromgaard K. Synthesis and biological activity of argiotoxin 636 and analogues: selective antagonists for ionotropic glutamate receptors. Angew Chem Int Ed Engl. 2009;48(17):3087-91.

Dorofeeva NA, Karpushev AV, Nikolaev MV, Bolshakov KV, Stockand JD, Staruschenko A.Muscarinic M1 modulation of acid-sensing ion channels. Neuroreport .2009 Oct 7;20(15):1386-91.

Tikhonova TB, Tikhonov DB, Magazanik LG.Common binding site for externally and internally applied AMPA receptor channel blockers. J Mol Neurosci. 2009 Sep;39(1-2):169-74.

Barygin OI, Gmiro VE, Kim KKh, Magazanik LG, Tikhonov DB.Blockade of NMDA receptor channels by 9-aminoacridine and its derivatives. Neurosci Lett. 2009 Feb 13;451(1):29-33.

Fedorova IM, Magazanik LG, Tikhonov DB.Characterization of ionotropic glutamate receptors in insect neuro-muscular junction. Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol. 2009 Apr;149(3):275-80.

Bruhova I, Tikhonov DB, Zhorov BS.Access and binding of local anesthetics in the closed sodium channel. Mol Pharmacol. 2008 Oct;74(4):1033-45.

Dorofeeva NA, Barygin OI, Staruschenko A, Bolshakov KV, Magazanik LG.

Mechanisms of non-steroid anti-inflammatory drugs action on ASICs expressed in hippocampal interneurons. J Neurochem . 2008 Jul;106(1):429-41.

Tikhonova TB, Barygin OI, Gmiro VE, Tikhonov DB, Magazanik LG. Organic blockers escape from trapping in the AMPA receptor channels by leaking into the cytoplasm. Neuropharmacology. 2008 Mar;54(4):653-64.

Tikhonov DB, Zhorov BS.Sodium channels: ionic model of slow inactivation and state-dependent drug binding. Biophys J. 2007 Sep 1;93(5):1557-70.

Тихонов Денис Борисович, чл.-корр. РАН, д.б.н.

заведующий лабораторией

Магазаник Лев Гиршевич академик РАН, советник РАН

основатель лаборатории

Федорова Ирина Моисеевна к.б.н.

старший научный сотрудник

Большаков Константин Викторович к.б.н.

старший научный сотрудник

Тихонова Татьяна Борисовна к.б.н.

ведущий научный сотрудник

Барыгин Олег Игоревич к.б.н.

ведущий научный сотрудник

Николаев Максим Владимирович к.б.н.

ведущий научный сотрудник

Потапьева Наталья Николаевна

старший научный сотрудник

Комарова Маргарита Сергеевна

младший научный сотрудник

Коркош Вячеслав Сергеевич, к.б.н.

научный сотрудник

Штейников Василий Юрьевич, аспирант

младший научный сотрудник

Дронь Михаил Юрьевич

младший научный сотрудник