Лаборатория биофизики синаптических процессов

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.

Статьи

Zhigulin A, Barygin O / Mechanisms of NMDA receptor inhibition by vortioxetine – Comparison with fluoxetine / Eur J Pharmacol 2025 17(Pt 1) : 177460
DOIPubMed
Nikolaev M, Fedorova I, Chistyakova O, Postnikova T, Kim K, Dron M, Zaitsev A, Tikhonov D / Dual Mechanisms of the Diazepine-Benzimidazole Derivative, DAB-19, in Modulating Glutamatergic Neurotransmission / Int J Mol Sci 2025 26(11) : 5299
DOIPubMed
Nikolaev M, Gataulina E, Fedorova I, Baleeva N, Baranov M, Vassilevski A, Tikhonov D / Optical control of calcium-permeable AMPA receptors by azobenzene–spermines / Brit J Pharmacol 2025 182(21) : 70111
DOIPubMed
Tarnovskaya S, Zhorov B / Predicting the Damaging Potential of Uncharacterized KCNQ1 and KCNE1 Variants / Int J Mol Sci 2025 26(14) : 6561
DOIPubMed
Tikhonov D, Korkosh V, Zhorov B / 3D-aligned tetrameric ion channels with universal residue labels for comparative structural analysis / Biophys J 2025 124(2) : 458-470
DOIPubMed
Evlanenkov K, Nikolaev M, Tikhonov D, Potapieva NN / Temperature-Dependence of ASIC1a Tachyphylaxis / J Evol Biochem Phys+ 2025 61(6) : 2034–2040
DOIeLibrary
Zhigulin A, Furman V, Barygin O / Brimonidine and Cimetidine Are Weak NMDA Receptor Ion Channel Blockers / J Evol Biochem Phys+ 2025 61(6) : 1706–1719
DOIeLibrary
Zhigulin A, Barygin O / Mechanisms of NMDA receptor inhibition by chlorhexidine and alexidine / Biochem Bioph Res Co 2025 796() : 153158
DOIeLibrary
Daniil IRudik, Alexander YuSmirnov, Yulia ABogdanova, Andrey AMikhaylov, Alexander RRomanenko, Alexander AKorlyukov, Nikolaev M, Mikhail SBaranov, Dmitrii SIvanov / A photochemical HAT approach to synthesize N-substituted benzoxazin-4-ones and their activity as AMPA receptor modulators / Org Biomol Chem 2025 24(3) : 651-658
DOIPubMed
Irtyuga O, Skitchenko R, Babakekhyan M, Usoltsev D, Tarnovskaya S, Malashicheva A, Fomicheva Y, Rotar O, Moiseeva O, Shadrina U, Artomov M, Kostareva A, Shlyakhto E / The Role of NOTCH Pathway Genes in the Inherited Susceptibility to Aortic Stenosis / J Cardiovasc Dev Dis. 2024 Jul 17):. 2024 11(7) : 226
DOIPubMed
Noev A.N. , Kovalenko S. G., Gataulina E, Turchaninova E. A, Dzhabrailov V. D, Aitova A. A., Likhobabina D. A., Sutemieva J. A. , Frolova S. R. , Ruppel L. E. , Minakov D. A. , Suvorov N. V. , Ostroverkhov P. V. , Nikolaev M, Tsvelaya V. A. , Agladze K. I. , Grin M. A. / Azobenzene-Based Voltage-Gated Sodium Channel Blockers with Light-Controlled Local Anesthetic and Antiarrhythmic Activity / CELL BIOPHYSICS 2024 69 : 485–503
www
Гатаулина Э.Д., Николаев М. В., Тихонов Д. Б. / Design of Soluble Compounds for Optical Control of Tetrameric P-Loop Ion Channels / Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology 2024 60 : 2241–2254
www
Yakovlev A, Kurmashova E, Gataulina E, Gerasimova E, Khalilov I, Sitdikova G / Maternal hyperhomocysteinemia increases seizures susceptibility of neonatal rats / Life Sci 2023 329 : 121953
DOIPubMed
Tarnovskaya S, Kostareva A, Zhorov B / In silico analysis of TRPM4 variants of unknown clinical significance / PLoS One. 2023 18(12) : e0295974
DOI
Evlanenkov K, Nikolaev M, Potapjeva N, Bolshakov K, Tikhonov D / Probing the Proton-Gated ASIC Channels Using Tetraalkylammonium Ions / Biomolecules 2023 13(11) : 1631
DOIPubMed
Nikolaev M, Tikhonov D / Light-Sensitive Open Channel Block of Ionotropic Glutamate Receptors by Quaternary Ammonium Azobenzene Derivatives / Int J Mol Sci 2023 24(18) : 13773
DOIPubMed
Zhigulin A, Tikhonov D, Barygin O / Mechanisms of acid-sensing ion channels inhibition by nafamostat, sepimostat and diminazene / Eur J Pharmacol 2023 74 : 175394
DOIPubMed
Muravyev A , Vershinina T, Tesner P, Sjoberg G, Fomicheva Yu, Novák N, Čajbiková N, Kozyreva A, Zhuk S , MamaevaE, Tarnovskaya S, Jornholt J , Sokolnikova P, Pervunina T, Vasichkina E, Sejersen T, Kostareva A / Rare clinical phenotype of filaminopathy presenting as restrictive cardiomyopathy and myopathy in childhood / Orphanet J Rare Dis. 2022 17(1) : 358
DOI
Kuzmenkov A, Peigneur S, Nasburg J, Mineev K, Nikolaev M, PinheiroJunior E, Arseniev A, Wulff H, Tytgat J, Vassilevski / Apamin structure and pharmacology revisited / Front Pharmacol 2022 174 : 977440
DOIPubMed
Nikolaev M, Strashkov D, Ryazantsev M, Tikhonov D / Development of a quaternary ammonium photoswitchable antagonist of NMDA receptors / Eur J Pharmacol 2022 16
DOIPubMed
Nikolaev M, Чижов А. В., Tikhonov D / Molecular mechanisms of action determine inhibition of paroxysmal depolarizing shifts by NMDA receptor antagonists in rat cortical neurons / Neuropharmacology 2021 184 : 108-443
DOIPubMed
Tarnovskaya S, Kostareva A, Zhorov B / L-Type Calcium Channel: Predicting Pathogenic/Likely Pathogenic Status for Variants of Uncertain Clinical Significance / Membranes (Basel) 2021 11(8) : 599
DOI
Dron M, Zhigulin A, Tikhonov D, Barygin O / Screening for Activity Against AMPA Receptors Among Anticonvulsants — Focus on Phenytoin / Front. Pharmacol. 2021 12 : 775040
DOI
Dron M, Zhigulin A, Tikhonov D, Barygin O / Screening for Activity Against AMPA Receptors Among Anticonvulsants—Focus on Phenytoin / Front Pharmacol 2021 12 : 775040
DOIPubMed
Жигулин А. С., Дронь М. Ю., Барыгин О. И. / Механизмы ингибирования AMPA рецепторов диминазеном / Российский Физиологический журнал им. И.М. Сеченова 2021 107(8) : 1-10
DOI
Fehrentz T, Huber F, Hartrampf N, Bruegmann T, Frank J, Fine N, Malan D, Danzl J, Tikhonov D, Sumser M, Sasse P, , Zhorov B, Klocker N, Trauner D / Author Correction: Optical control of L-type Ca2+ channels using a diltiazem photoswitch / Nat Chem Biol 2021 17(3) : 360
DOIPubMed
Tikhonov D, Zhorov B / Crystal and Cryo-EM Structures of P-loop Channels with Drugs / IJMS 2021 22 : 8143
DOI
Korkosh V, Zaitseva A, Kostareva A, Zhorov B / Intersegment Contacts of Potentially Damaging Variants of Cardiac Sodium Channel / Front. Pharmacol. 2021 12 : 756415
DOI
Nikolaev M, Strashkov D, Ryazantsev M, Tikhonov D / Optical Control of NMethyldaspartate Receptors by Azobenzene Quaternary Ammonium Compounds / Acs Chem Neurosci 2021 12(18) : 3347-3357
DOIPubMed
Tikhonov D, Zhorov B / Computational Analysis of the Crystal and Cryo-EMDinardi J Structures of P-Loop Channels with Drugs / Int J Mol Sci 2021 22(15) : 8143
DOIPubMed
Tikhonov D, Zhorov B / Computational Analysis of the Crystal and Cryo-EM Structures of P-Loop Channels with Drugs / International Journal of Molecular Sciences 2021 22(15) : 8143
DOI
Nikolaev M, Strashkov D, Ryazantsev M, Tikhonov D / Optical Control of N-Methyl- d -aspartate Receptors by Azobenzene Quaternary Ammonium Compounds / ACS Chem Neurosci 2021 Sep 15; 12(18) : 3347-3357
DOIPubMed
Zaucha J, Heinzinger M, Tarnovskaya S, Rost B, Frishman D / Family-Specific Analysis of Variant Pathogenicity Prediction Tools / NAR Genomics and Bioinformatics 2020 2(2) : 1-8
DOI
Temnyakova N, Vasilenko D, Barygin O, Dron M, Averina E, Grishin Yu, Grigoriev V, Palyulin V, Fedorov M, Karlov D / Ifenprodil-like NMDA receptor modulator based on the biphenyl scaffold / Mendeleev Communications 2020 30(3) : 342-343
DOI
Dron M, Zhigulin A, Barygin O / Mechanisms of NMDA receptor inhibition by diarylamidine compounds / Eur J Neurosci 2020 51 : 1573–1582
DOI
Tikhonov D, Zhorov B / Intersegment contacts determine geometry of the open and closed states in P-loop channels / J Biomol Struct Dyn. 2020 38(4) : 1012-1027
DOI
Tarnovskaya S, Korkosh V, Zhorov B, Frishman D / Predicting novel disease mutations in the cardiac sodium channel / Biochemical and Biophysical Research Communications 2020 521(3) : 603-611
DOI
Tikhonov D, Zhorov B / The pore domain in glutamate-gated ion channels: structure, drug binding and similarity with potassium channels / BBA-biomembranes 2020 1862(10) : 183401
DOI
Tikhonov D, Lin L, Yang D, Yuchi Z, Zhorov B / Phenylalkylamines in calcium channels: Computational analysis of experimental structures / J Computer-Aided Mol Design 2020 34(11) : 1157-1169
DOI
Nikolaev M / Effects of Antagonists of Different Types of NMDA Receptor on Evoked Responses of Pyramidal Neurons in Rat Cerebral Cortex Slices / Neuroscience and Behavioral Physiology 2020 50(4) : 493–499
DOI
Føns S, Ledsgaard L, Nikolaev M, Vassilevski A, Sørensen C, Chevalier M, Fiebig M, Laustsen A / Discovery of a Recombinant Human Monoclonal Immunoglobulin G Antibody Against α-Latrotoxin From the Mediterranean Black Widow Spider ( Latrodectus tredecimguttatus) / Front. Immunol 2020 11 : 587825
DOIPubMed
Tarnovskaya S, Korkosh V, Zhorov B, Frishman D / Predicting novel disease mutations in the cardiac sodium channel / Biochem Biophys Res Commun 2019 521(3) : 603-611
DOI
Tikhonov D, Zhorov B / Molecular modeling in studies of ion channels and their modulation by ligands / Russian J. Physiol. 2019 105 : 1333–1348
DOI
Belinskaia D, Belinskaia M, Barygin O, Vanchakova N, Shestakova N / Psychotropic drugs for the management of chronic pain and itch / Pharmaceuticals (Basel) 2019 12(2) : 99
DOIwww
Karlov D, Barygin O, Dron M, Palyulin V, Grigoriev V, Fedorov M / Short peptide with an inhibitory activity on the NMDA/Gly-induced currents / Gly-induced currents, SAR and QSAR in Environmental Research 2019 30(9) : 683-695
DOI
Finol-Urdaneta R, McArthur J, Gaudet R, Tikhonov D, Zhorov B, French R / Batrachotoxin acts as a stent to hold open homotetrameric prokaryotic voltage-gated Na+ channels / J. Gen. Physiol. 2019 151(2) : 186-199
DOIPubMed
Korkosh V, Kiselev A, Mikhaylov E, Kostareva A, Zhorov B / Atomic mechanisms of Timothy syndrome-associated mutations in calcium channel Cav1.2 / Frontiers Physiol. 2019 10(335) : 1-23
DOI
Finol-Urdaneta R, McArthur J, Korkosh V, Huang S, McMaster D, Glavica R, Tikhonov D, Zhorov B, French R / Extremely high-affinity block of bacterial voltage-gated sodium channels by µ-conotoxin PIIIA / Marine Drugs 2019 17 : 510
DOIPubMed
Shteinikov V, Potapjeva N, Gmiro V, Tikhonov D / Hydrophobic Amines and Their Guanidine Analogues Modulate Activation and Desensitization of ASIC3 / International Journal of Molecular Sciences 2019 20(7) : E1713
DOI
Nikolaev M, Komarova M, Tikhonova T, Korosteleva A, Potapjeva N, Tikhonov D / Modulation of Proton-Gated Channels by Antidepressants / ACS Chem Neurosci 2019 Mar 20; 10(3) : 1636-1648
DOI
Васильев Д. С., Туманова Н. Л., Коваленко А. А., Зубарева О. Е., Калеменев С. В., Магазаник Л. Г. / Нейровоспалительнные процессы влияют на структурные изменения в миндалине крыс в литий-пилокарпиновой модели эпилепсии / Российский Физиологический журнал им. И.М. Сеченова 2019 Январь; 105(6) : 694-706
DOI
Vasiliev D, Tumanova N, Kim K, Lavrentjeva V, Lukomskaya N, Zhuravin I, Magazanik L, Zaitsev A / Transient morphological alterations in the hippocampus after pentylenetetrazole-induced seizures in rats / Neurochemical Research 2018 V.43, Issue 8 : 1671–1682
DOI
Chernov N, Shutov R, Barygin O, Dron M, Starova G, Kuz'mich N, Yakovlev I / Synthesis of Chromone-Containing Allylmorpholines through a Morita–Baylis–Hillman-Type Reaction / Eur. J. Org. Chem. 2018 2018 : 6304-6313
DOI
Du Y, Tikhonov D, Nomura Y, Dong K, Zhorov B / Mutational analysis of state-dependent contacts in the pore module of eukaryotic sodium channels / Arch Biochem Biophys. 2018 652 : 59-79
DOI
Fehrentz T, Huber F, Vrielink N, Bruegmann T, Frank J, Fine N, Malan D, Danzl D, Tikhonov D, Hell S, Sasse P, Hodson D, Zhorov B, Klöcker N, Trauner D / Optical control of L-type Ca2+ channels using a diltiazem photoswitch / Nature Chem Biol 2018 14 : 764-767
DOIPubMed
Tikhonov D, Zhorov B / Predicting structural details of the sodium channel pore basing on animal toxin studies / Frontiers Pharmacol 2018 9(880) : 1-14
DOIPubMed
Зубарева О. Е., Коваленко А. А., Карякин В. Б., Калеменев С. В., Лаврентьева В. В., Магазаник Л. Г., Зайцев А. В. / Изменения экспрессии генов транспортера глутамата и субъединиц NMDA- и AMPA-рецепторов в миндалине крыс в литий-пилокарпиновой модели височной эпилепсии / Нейрохимия 2018 Январь; 35(3) : 212-218
DOI
Komarova M, Potapjeva N, Nikolaev M / Non-Competitive but pH-Dependent Action of SB-366791 on Proton-Induced Activation of TRPV1 Receptors / Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology 2018 12 : 107–113
DOI
Карякин В. Б., Васильев Д. С., Журавин И. А., Зайцев А. В., Магазаник Л. Г. / Ранние морфофункциональные изменения в гамнергической системе гиппокампа крыс при линий-пилокарпиновой модели эпилепсии / Доклады Академии наук 2017 Т.472; №2 : 4-7
DOI
Barygin O, Nagaeva E, Tikhonov D, Belinskaia D, Vanchakova N, Shestakova N / Inhibition of the NMDA and AMPA receptor channels by antidepressants and antipsychotics / Brain Research 2017 1660 : 58-66
DOI
Постникова Т. Ю., Зубарева О. Е., Коваленко А. А., Ким К. Х., Магазаник Л. Г., Зайцев А. В. / Эпилептический статус вызывает нарушения синаптической пластичности в гиппокампе крыс, сопровождающиеся изменением экспрессии NMDA рецепторов. / Биохимия 2017 Март; 82(3) : 418-428
DOIwww
Tikhonov D, Zhorov B / Mechanism of sodium channel block by local anesthetics, antiarrhythmics and anticonvulsants / J Gen Physiol. 2017 149 : 465-481
DOIPubMed
Tikhonov D, Zhorov B / Conservation and variability of the pore-lining helices in P-loop channels / Channels 2017 11(6) : 660-67
DOI
Nikolaev M, Dorofeeva N, Komarova M, Korolkova Yu, Andreev Ya, Mosharova I, Grishin E, Tikhonov D, Kozlov S / TRPV1 activation power can switch an action mode for its polypeptide ligands / PLOS One 2017 12(5) : e0177077
DOI
Barygin O, Komarova M, Tikhonova T, Korosteleva A, Nikolaev M, Magazanik L, Tikhonov D / Complex action of tyramine, tryptamine and histamine on native and recombinant ASICs / Channels (Austin) 2017 Nov 2; 11(6) : 648-659
DOI
Postnikova T, Trofimova A, Zaitsev A, Magazanik L / Status epilepticus induced by pentylenetetrazole increases short-term synaptic facilitation in the hippocampus of juvenile rats / Doklady Biological Sciences 2017 477(5) : 207–209
DOI
Malkin S, Amakhin D, Veniaminova E, Kim K, Zubareva O, Magazanik L, Zaitsev A / Changes of AMPA receptor properties in the neocortex and hippocampus following pilocarpine-induced status epilepticus in rats / Neuroscience 2016 327 : 146–155
DOI
Kalemenev S, Zubareva O, Lavrentjeva V, Lukomskaya N, Kim K, Zaitsev A, Magazanik L, Sizov V / Memantine attenuates cognitive impairments after status epilepticus induced in a lithium-pilocarpine model / Dokl. Biol. Sci. 2016 470(1) : 224-227
DOI
Postnikova T, Griflyuk A, Zhigulin A, Soboleva E, Barygin O, Amakhin D, Zaitsev A / Febrile Seizures Cause a Rapid Depletion of Calcium-Permeable AMPA Receptors at the Synapses of Principal Neurons in the Entorhinal Cortex and Hippocampus of the Rat / Int J Mol Sci 2016 24(16) : 12621
DOIPubMed
Sibarov D, Abushik P, Poguzhelskaya E, Bolshakov K, Antonov S / Inhibition of Plasma Membrane Na/Ca-Exchanger by KB-R7943 or Lithium Reveals Its Role in Ca-Dependent N-methyl-d-aspartate Receptor Inactivation. / J Pharmacol Exp Ther. 2015 Dec;355(3) : 484-95
DOIPubMed
Barygin O, Komarova M, Tikhonova T, Tikhonov D / Non-classical mechanism of α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor channel block by fluoxetine / Eur J Neurosci 2015 Apr; 41(7) : 869-77
DOI
Malkin S, Kim K, Tikhonov D, Magazanik L, Zaitsev A / Statistical models suggest presence of two distinct subpopulations of miniature EPSCs in fast-spiking interneurons of rat prefrontal cortex / Neuroscience 2015 301 : 508–519
DOI
Калинина Д. С., Фролова Е. В., Лаврентьева В. В., Дубровская Н. М., Лукомская Н. Я., Ким К. Х., Зайцев А. В., Журавин И. А., Магазаник Л. Г. / Отдаленное влияние пренатальной гипоксии на подверженность крыс электросудорогам / Доклады Академии Наук 2015 465(5) : 631-633
DOI
Kalinina D, Frolova E, Lavrentjeva V, Dubrovskaya N, Lukomskaya N, Kim K, Zaitsev A, Zhuravin I, Magazanik L / Delayed effect of prenatal exposure to hypoxia on the susceptibility of rats to electric seizures / Dokl. Biol. Sci. 2015 Nov;465(1) : 271-3
DOI

Руководитель


Сотрудники

Магазаник Л. Г.
Магазаник
Лев Гиршевич
д.б.н., проф., академик РАН
главный научный сотрудник
Барыгин О. И.
Барыгин
Олег Игоревич
к.б.н.
ведущий научный сотрудник
Николаев М. В.
Николаев
Максим Владимирович
к.б.н.
ведущий научный сотрудник
Большаков К. В.
Большаков
Константин Викторович
к.б.н.
старший научный сотрудник
Потапьева Н. Н.
Потапьева
Наталья Николаевна

 

старший научный сотрудник
Тарновская С.И.
Тарновская
Светлана Игоревна
к.б.н.
старший научный сотрудник
Федорова И. М.
Федорова
Ирина Моисеевна
к.б.н.
старший научный сотрудник
Коркош В. С.
Коркош
Вячеслав Сергеевич
к.б.н.
научный сотрудник
Гатаулина Э.Д.
Гатаулина
Элина Данисовна

 

младший научный сотрудник
Евланенков К. К.
Евланенков
Константин Константинович

 

младший научный сотрудник
Жигулин А. С.
Жигулин
Арсений Сергеевич
аспирант
младший научный сотрудник
Фурман В. В.
Фурман
Виталина Витальевна

 

старший лаборант-исследователь