A T sejtek aktiválásához és klonális proliferációjához nélkülözhetetlen, hogy a sejtmembrán K+ vezetőképessége biztosítsa a jelátvitelhez szükséges membránpotenciált, amelyben döntő szerepe van a Kv1.3 K+ csatornának. A csatorna működése függ a csatorna kapuzását jellemző biofizikai paraméterektől, ill. a csatornákat specifikusan gátló molekuláktól. E lehetőségek közül az inaktivációs kinetika extracelluláris pH és K+ koncentráció függésének molekuláris mechanizmusát és a Centruroides elegans skorpió mérgéből származó toxinok Kv1.3 gátló képességét és szelektivitását vizsgáltuk. A Kv1.3 csatornák kizárólag a lassú, ún. C-típusú mechanizmussal inaktiválódnak, melynek sebessége többek között a 399-es helyzetű aminosav tulajdonságától függ. Eredményeink szerint a H399 reverzibilis protonációja az alábbi molekuláris mechanizmussal befolyásolja az inaktivációt: A protonált hisztidinek elektrosztatikus kölcsönhatások révén szabályozzák a szelektivitási filterben található azon K+ kötőhely betöltöttségét, mely az inaktiváció sebességét meghatározza. A K+ kötőhely telítettségét az intra- és az extracelluláris tér felőli töltődés egyaránt befolyásolja, melyet a H399 protonációja ellenkezően érint, az intracelluláris oldal felőli töltődést fokozza (inaktivációt lassító hatás) míg az extracelluláris oldal felőli töltődést gátolja (inaktivációt gyorsító hatás). E modell helyességének bizonyításához megvizsgáltuk az inaktiváció sebességének extracelluláris pH és K+ koncentráció függését, a pHo hatását az inaktivációra különböző ionerősségű oldatokban, valamint a K+ kötőhely telítődésének kinetikáját a Ba2+ asszociációs és disszociációs sebességének mérésén keresztül. A deprotonált és protonált H399-et tartalmazó vad típusú csatorna viselkedését rendre a H399L és H399K mutáns csatornák segítségével modelleztük. Az inaktiváció sebességének általunk leírt pHo és K+-függése jelentőséggel bírhat a Shaker típusú K+ csatornák inaktivációjának megértése szempontjából. Ezen felül e mechanizmus segítheti a T sejtek alkalmazkodását olyan körülményekhez, ahol a pHo és K+ koncentráció jelentősen eltér a normáltól ( pl. gyulladásos szövetekben). A Centruroides elegans skorpió venomjából izolált, a Noxiustoxin alcsaládba tartozó peptidtoxinok (Ce 1-5) közül a Ce1, Ce2 és Ce4 hatékonyan blokkolta a Kv1.3 csatornákat, azonban a három hatásos peptid közül egyik sem gátolta az IKCa1 csatornákat. Egyik Kv1.3 csatornát hatékonyan blokkoló peptid sem blokkolta sem a Shaker, sem pedig a Shab családba tartozó Kv2.1 csatornákat. A Kv1.3 csatornákat az IKCa1 csatornákkal szemben szelektíven blokkoló peptidek nagy jelentőségűek lehetnek azon T lymphocyta-altípusok therápiás gátlásában, amelyek proliferációja szelektíven függ a Kv1.3 csatornáktól.

It is essential for the activation and clonal proliferation of T cells that the membrane potential required for signal transduction be provided by the K+ conductance of the cell membrane, in which the Kv1.3 channel has a major role. The operation of the channel depends on the biophysical parameters characterizing the gating of the channel and on molecules specifically blocking the channel. Of these factors we studied the molecular mechanism of the dependence of inactivation kinetics on the extracellular pH and K+ concentration and the Kv1.3 blocking ability and selectivity of toxins purified from the venom of the scorpion Centruroides elegans. The Kv1.3 channel inactivates exclusively by the slow, so-called C-type mechanism, the rate of which is influenced by, among other factors, the properties of the amino acid residue at position 399. Based on our results the reversible protonation of H399 affects inactivation via the following molecular mechanism: Through an electrostatic interaction the protonated histidines regulate the occupancy of the K+ binding site in the selectivity filter that determines the rate of inactivation. The occupancy of the K+ binding site is influenced by filling from both the intra- and extracellular sides. The protonation of H399 has opposite effects on these two processes: it enhances filling from the intracellular side (slowing of inactivation) while it inhibits filling from the extracellular side (acceleration of inactivation). In order to verify the validity of our model we examined the dependence of the rate of inactivation on the extracellular pH and K+ concentration, the effect of pHo on inactivation in solutions of various ionic strengths, as well as the kinetics of the filling of the K+ binding site by measuring the association and dissociation rates of Ba2+ ions. We modeled the properties of the wild type channel containing deprotonated or protonated H399 residues with H399L and H399K mutants, respectively. Our findings about the pHo and K+ dependence of inactivation have significance in the understanding of the inactivation mechanism of Shaker K+ channels. This mechanism may also help the adaptation of T cells to conditions in which the pHo and K+ concentration differ from normal conditions (e.g. in areas of inflammation). Toxins Ce1, Ce2 and Ce4 of the five (Ce1-5) toxins purified from the venom of the scorpion Centruroides elegans that belong in the Noxiustoxin subfamily blocked Kv1.3 with high affinity without blocking IKCa1. None of the effective toxins blocked Shaker channels or Kv2.1 belonging to the Shab family. Peptides selectively blocking Kv1.3 over IKCa1 may have great significance in the therapeutical inhibition of T cell subtypes whose proliferation is dependent on Kv1.3 channels.