Понимание на молекулярном уровне механизма работы ионных каналов важно как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения - для разработки новых лекарственных препаратов и методов терапии ряда социально значимых заболеваний. Особый интерес в последние годы представляет изучение белков семейства TRPV (Transient Receptor Potential, Vanilloid type) – катионных каналов, экспрессирующихся преимущественно в сенсорных нейронах, чувствительных к изменениям температуры, рН, механическому напряжению и ряду химических агентов. Это обусловлено наличием определенных в экспериментах моделей пространственной структуры ряда представителей семейства TRPV, находящихся в различных функциональных состояниях – открытом, сенситизированном, закрытом и т.д. Важную информацию об особенностях работы каналов TRPV дают методы компьютерного моделирования, позволяя на основе экспериментально полученных моделей оценить тонкие детали их конформационной динамики, проанализировать эволюцию физико-химических свойств их поровых доменов, роль отдельных молекул связанных липидов и т.д. Результаты вычислений способствуют выявлению на атомарном уровне взаимосвязи указанных характеристик каналов разных типов с параметрами их работы в клетке. В докладе представлены результаты моделирования in silico ряда белков из семейства TRPV, находящихся в нескольких функциональных состояниях и встроенных в гидратированные липидные бислои, имитирующие клеточную мембрану. В качестве основных методов вычислительного эксперимента использовали расчеты молекулярной динамики в полноатомном представлении, а также оригинальные компьютерные технологии картирования и визуализации физико-химических свойств белок-мембранных систем. Полученные результаты существенно дополняют информацию, получаемую на основании структурных моделей, установленных с помощью экспериментальных подходов. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант 19-74-30014).

Understanding at the molecular level the mechanism of ion channels is important both from a fundamental and applied point of view - for the development of new drugs and therapies for a number of socially significant diseases. Of particular interest in recent years has been the study of proteins of the TRPV (Transient Receptor Potential, Vanilloid type) family – cation channels expressed mainly in sensory neurons and reacting on changes in temperature, pH, mechanical stress and a number of chemical agents. This is due to the presence of experimentally determined models of the spatial structure of a number of representatives of the TRPV family in various functional states – open, sensitized, closed, etc. Computer modeling methods provide important information about the features of the TRPV channels, allowing, on the basis of experimentally obtained models, to evaluate the fine details of their conformational dynamics, analyze the evolution of the physicochemical properties of their pore domains, the role of individual molecules of bound lipids, etc. The results of calculations contribute to the identification at the atomic level of the relationship of these characteristics of channels of different types with the parameters of their operation in the cell. The report presents the results of in silico modeling of a number of proteins from the TRPV family that are in several functional states and embedded in hydrated lipid bilayers that mimic the cell membrane. Calculations of molecular dynamics in the full-atomic representation, as well as original computer technologies for mapping and visualization of physicochemical properties of protein-membrane systems were used as the main methods of computational experiment. The results obtained significantly supplement the information obtained on the basis of structural models deciphered using experimental approaches. The work was supported by the Russian Science Foundation (grant 19-74-30014).