מֵידָע

מספר ותפקוד של תעלות יונים בלתי תלויות במתח

מספר ותפקוד של תעלות יונים בלתי תלויות במתח


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

מחפש בגוגל "מתח-עצמאינוירונים של תעלות יונים לא נותנים סקירה טובה על הנושא (ומניב רק כ-50,000 כניסות, לעומת 500,000 כניסות בעת חיפוש "מתח-תלוי"תעלות יונים נוירונים).

מה אני רוצה ללמוד:

  1. כמה תעלות יונים בלתי תלויות מתח יש במוח (או בחלקים ספציפיים של המוח, למשל קליפת המוח) בהשוואה לתעלות יונים תלויות מתח? (הערכה גסה, סדר גודל: עשירית, אחוז,...?)

  2. איזה תפקיד תפקודי הם ממלאים (לעומת ערוצים תלויי מתח שעוסקים בעיקר (?) בהתפשטות פוטנציאל הפעולה לאורך האקסון)?

האם יש אזכורים אחרים (ואולי יותר תמציתיים) מזו שמצאתי: תפקידים של ערוץ היונים NALCN בבקרת ריגוש נוירוני (אשר קובע כי NALCN "מתבטא באופן נרחב במערכת העצבים")?

(אני מניח שערוצים בלתי תלויים במתח יכולים לתמוך במנגנונים של המודל של Rall שאינו לוחץ על תעלות יונים תלויות מתח אלא רק התנגדויות ממברנות הניתנות לשינוי, אולי ממומשות על ידי תעלות יונים בלתי תלויות במתח, נכון?)

תוֹסֶפֶת: עשיתי טעות קשה שלא לציין שהתכוונתי לתעלות יונים שאינן מתח- ולא מגודר ליגנד אבל רק משפיעים על עמידות הממברנה באופן פסיבי. (תעלות יונים תלויות ליגנד הן כמובן דוגמאות לתעלות יונים בלתי תלויות במתח, אבל לא אלה שרציתי לבקש.) האם תעלות היונים שאינן תלויות במתח שרציתי לבקש הן אולי מה שנקרא ערוצי דליפה?


אלה ייקראו בפשטות 'ערוצי יונים'. ערוצים תלויי מתח צריכים לקבל אזכור מיוחד.

קישור זה מפרויקט המוח הכחול אמור להיות שימושי:

http://channelpedia.epfl.ch/ionchannels/

  1. שאילתה עבור 'תלוי מתח' נותן לי תוצאות מ-58 ערוצים. לפי ההתייחסות המקורית צריכים להיות לפחות 187 ערוצים במסד הנתונים הזה (מתוך 500-~500 תעלות יונים המוערכות המתבטאות במוח). זה אמור לתת לך לפחות סדר גודל.

    משאב נוסף יכול להיות: https://icg.neurotheory.ox.ac.uk/.

  2. תעלות 'לא-מוגדרות מתח' משמשות לדה-פולריזציה והיפר-פולריזציה של הממברנה. זה עד כמה שהתשובה יכולה להיות ספציפית כשמדברים על כל תעלות היונים. עם זאת, לוקליזציית התא הספציפית שלהם עושה הבדל גדול. לאלה שממוקמים בסינפסות יש פונקציות שונות בהשוואה לאלה שאינן סינפטיות, למשל.

    לא, תעלות תלויות מתח לא נמצאות רק באקסון. זה מה שהופך את הדנדריטים גם לתאים פעילים. ראה סקירה טובה מאוד זו ואת התשובה שלי לאיך משתנה נוירון בזמן שאתה לומד?. בקצרה, ערוצים מגודרים במתח מקלים על שילוב התשומות על הדנדריטים ללא תלות באינטגרציה ברמת הסומא. זה נחשב להרחיב את יכולת עיבוד המידע של הנוירון.

נ.ב.: הרבה מהשאלות שלך מצביעות על כך שתתעניין בסביבת הסימולציה של NEURON, כפי שהוצע לך בעבר על ידי @bryan-krause. שימוש בכלי זה עשוי לחסוך לך קצת צרות בניסיון להמציא מחדש את הגלגל, מכיוון שאתה יכול להתחיל בשימוש בדגם קיים מראש מ-ModelDB.


ערוצי יונים

יונים הם חלקיקים טעונים כגון Na + , H + , K + , Ca 2+ ו- Cl - . ליונים יש השפעה משמעותית על תהליכים רבים בתאים ומשפיעים גם על כמות המים בתא. שימוש בתאים דוֹמֵם יונים להעברת אותות על פני קרום התא או לאורך פני התא. פונקציות סלולריות אחרות מגוונות כמו הַפרָשָׁה שֶׁל הורמונים ל הַפרָיָה של תאי הביצה דורשים הובלת יונים על פני קרום התא. עם זאת, ליונים יש קושי רב לעבור דרך הממברנה על ידי דיפוזיה פשוטה מכיוון שקרומי התא מורכבים מ הידרופובי פוספוליפידים המתנגדים למעבר של הידרופילי יונים. יתר על כן, קבוצות ראשי הפוספט הטעונות שלילי של הפוספוליפידים נוטות להדוף אניונים בעלי מטען שלילי וללכוד קטיונים בעלי מטען חיובי. לכן, יון קטן כמו יון מימן (H+) דורש פורטל מסוים חֶלְבּוֹן כדי להקל על הובלתו דרך הממברנה. מולקולת חלבון כזו נקראת תעלת יונים.


מונחים קשורים:

Georgi V. Petkov, בפרמקולוגיה, 2009

שער מתח

כפי שהשם מרמז, הפעילות של ערוצים מגודי מתח מווסתת על ידי שינויים במתח הטרנסממברני. חישת מתח דורשת מבנה מיוחד המסוגל לזהות העברת מטען חשמלי דרך קרום התא בתגובה לשינויים במתח הטרנסממברני. בהתבסס על אלמנטים מבניים דומים, Na-gated-מתחV, CaV, וקV ערוצים מסווגים כמשפחת ערוצי S4 העל. במשפחת S4 זו, חיישן המתח מורכב ממספר שאריות טעונות חיובית בקטע ה-TM הרביעי (S4). שינויי מתח טרנסממברני מייצרים שינויים קונפורמטיביים באזור הנקבוביות באמצעות תנועה של שאריות מקטע S4 שמורות אלו (איורים 16.4 ו-16.6A). זה מגדיל את ההסתברות הפתוחה של תעלת היונים. במקרה של CLC, המנגנון מגודר המתח מונע על ידי מפעילי ליגנד טעונים הקשורים לאתרים עמוק בתוך החלבון.

לאחר הפעלה ופתיחה, חלק מהערוצים המוגנים במתח, בעיקר KV, נאV, וכV, כפופים לאי-אקטיבציה ויכולים לאמץ מצב מושבת נפרד. מצב תעלת יונים זה נבדל מהמצב הסגור של התעלה ומאופיין כמצב לא מוליך עמיד בפני דה-פולריזציה של קרום התא שלאחר מכן. ביטול של כמה KV ערוצים מיוצרים על ידי אזור תוך תאי N-terminus של התעלה ומסיבה זו מכונה חוסר הפעלה מסוג N (הידוע גם בשם אינאקטיבציה מהירה). מבנה חלבון קשור זה, הפועל כמו כדור ושרשרת, מתנדנד לתוך הנקבובית וחותם אותה פיזית (איור 16.6A). כמה קV לערוצים יש מנגנון נוסף לאי-אקטיבציה, הממוקם ב-C-terminus, הנקרא אי הפעלה מסוג C (ידוע גם בשם אי הפעלה איטית). אינאקטיבציה של CLC תלוי-מתח מבוססת על שינויים קונפורמציוניים עדינים מאוד שבהם אפילו סיבוב של חומצת אמינו בודדת יכול להיות אחראי לתהליך האינאקטיבציה המוביל לעיכוב חדירת יונים.


HERG (גן הקשור ל-Ether-a-Go-Go Human)

מבנה של hERG ערוצים

תעלות יונים הן חלבונים המשתרעים על קרום הפלזמה כדי לאפשר מעבר של יונים טעונים אל תוך התא ומחוצה לו. ארבעה hERG יחידות משנה מתחברות יחד ליצירת תעלת יונים סלקטיבית לאשלגן. לכל תת-יחידה יש ​​שישה אזורי ממברנות (S1-S6) וקצה אמינו וקרבוקסי תוך תאי (איור 1a). אזור הידרופובי נוסף בין S5 ל-S6 צולל במישור הממברנה כדי לתרום להיווצרות נקבובית מרכזית של תעלת יונים. ה-S4 αהליקס של כל תת-יחידה מאופיין בנוכחות של חומצות אמינו טעונות חיובית (ארגינין או ליזין) בכל עמדה שלישית או רביעית, הנחשבות לפעול כחיישני מתח ומווסתות את מצב תעלות היונים.

איור 1 . (א) הטופולוגיה הטרנסממברנית של א hERG מתוארת תת-יחידה של ערוץ אשלגן. (ב) hERG מצב תעלות אשלגן תלוי בפוטנציאל הממברנה. דה-פולריזציה מעדיפה את המצבים הפתוח (O) והלא פעיל (I), בעוד שהיפרפולריזציה גורמת לסגירת ערוץ (C).


ביולוגיה לא מבנית של תעלות יונים של TRP: תפקידם של אזורים עם הפרעה מהותית בתפקוד ובוויסות ערוץ

המבנה האמיתי הראשון של מיקרוסקופ קריו-אלקטרון של חלקיקים בודדים של חלקיקים בודדים של חלבון ממברנה שנקבע היה תעלת יונים חולפת עם פוטנציאל קולטן (TRP), TRPV1, בשנת 2013. פריצת דרך מתודית זו פתחה עולם חדש עבור חובבי ביולוגיה מבנית וחובבי תעלות יונים דוֹמֶה. ערוצי TRP לוכדים את הדמיון בשל המספר האינסופי העצום של משימות שהם מבצעים בכל ההיבטים של הפיזיולוגיה של בעלי החיים. עד כה, נקבעו מבנים של לפחות חבר מייצג אחד מכל אחת משש תת-משפחות ערוצי ה-TRP של היונקים וכן של כמה משפחות שאינן יונקים. מבנים אלה היו מסייעים להבנה טובה יותר של תפקוד ורגולציה של ערוץ TRP. עם זאת, כל מבני ערוצי ה-TRP שנפתרו עד כה אינם שלמים מכיוון שהם מפספסים מידע חשוב על אזורים גמישים ביותר שנמצאים בעיקר ב-N-ו-C-termini של הערוץ. אזורים בעלי הפרעות מהותית (IDR) אלה יכולים לייצג בין רבע לכמעט מחצית מרצף החלבונים כולו ולשמש כמוקדי גיוס חשובים עבור שומנים וחלבונים מווסתים. כאן, אנו מנתחים את מבני ערוצי ה-TRP הזמינים כיום ביחס להיקף האזורים ה"חסרים" הללו ומשווים את הממצאים הללו לתחזיות הפרעות. אנו דנים בדוגמאות נבחרות של דיבור תוך-מולקולרי של IDR של ערוצי TRP עם חלבונים ושומנים, כמו גם בהשפעה של שחבור ושינויים שלאחר תרגום, כדי להאיר את חשיבותם לתפקוד הערוץ ולהשלים את הביולוגיה המבנית הנידונה הנפוצה של אלה ורב-תכליתיות. חלבונים מרתקים עם הביולוגיה ה'לא מבנית' הרלוונטית לא פחות.

מילות מפתח: רגישות ועיכוב ערוץ TRP מנבאים הפרעת שחבור אלטרנטיבית מנבאות אינטראקציות של חלבון ושומנים בשינוי לאחר תרגום.

זכויות יוצרים © 2021 Elsevier Ltd. כל הזכויות שמורות.

הצהרת ניגוד אינטרסים

הצהרת עניין מתחרה המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים או קשרים אישיים ידועים שהיו עשויים להשפיע על העבודה המדווחת במאמר זה.


קשירת תרופות

קטע S6 של תחום IV הוצע להכיל את הקולטן לחומרי הרדמה מקומיים, החוסמים תעלות Na + באופן תלוי מתח (Ragsdale et al. 1994). הבלוק מוגבר בפוטנציאלים מפוזרים ו/או עם פעימות חוזרות ונשנות. תצפיות אלו עולות בקנה אחד עם הרעיון שחומרי הרדמה מקומיים פועלים כאפקטורים אלוסטריים של שערי אינאקטיבציה: כאשר הם נקשרים לערוץ, הם מקלים על אי-אקטיבציה (Balser et al. 1996ב). בין אם המודל הספציפי הזה של פעולת תרופה יתברר כנכון ובין אם לאו, ברור ש-Gating מקיים אינטראקציה עם חסימת הרדמה מקומית בצורה כה עמוקה, עד שקשה לפרש באופן נקוב את הלוקליזציה של ‘רצפטור’ ל-S6. כפי שנדון לעיל, מוטציות ב-S6, באתרי הקולטנים המשוערים, משנות את השער ללא תלות בהשפעות התרופות המועלות (McPhee et al. 1994, 1995 רגסדייל et al. 1994). מוטציות בחלקים מרוחקים של המולקולה יכולות גם לשנות באופן דרמטי את הפנוטיפ של בלוק הרדמה מקומית (Kambouris, Nuss, Johns, Tomaselli, Marban & Balser, 1998). למרות הסתייגויות אלו, נראה כי מקטעי S6 ממלאים תפקיד מיוחד בהשפעות התרופות במגוון ערוצים, שלפחות חלקם נראים בלתי תלויים בשינויים בשער.


בסיס מולקולרי לתפקוד

עבודה קלאסית של הודג'קין והאקסלי [1] הגדירה את שלושת המאפיינים המרכזיים של תעלות הנתרן: הפעלה תלוית מתח, אי הפעלה מהירה והולכת יונים סלקטיבית. בהתבסס על בסיס זה, מחקרי מבנה-תפקוד עדכניים יותר תוך שימוש בטכניקות מולקולריות, ביוכימיות ואלקטרופיזיולוגיות סיפקו לנו הבנה טובה של הבסיס המולקולרי של תפקוד תעלת נתרן. קריטיים לכך היו הנוירוטוקסינים טטרודוטוקסין וסקסיטוקסין, שתכונותיהם חוסמות הנקבוביות נוצלו כדי לטהר את חלבוני תעלת הנתרן ולחשוף את שאריות חומצות האמינו המעורבות בנקבוביות החיצוניות ובמסנן הסלקטיביות. הנקבובית החיצונית נוצרת על ידי לולאות הנכנסות מחדש בין מקטעים טרנסממברניים S5 ו-S6 של כל תחום. שתי חומצות אמינו חשובות במיקומים אנלוגיים בכל ארבעת התחומים נחשבות יוצרות את הטבעות החיצוניות והפנימיות הטעונות שלילי המשמשות כאתר קולטן עבור חוסמי נקבוביות ומסנן הסלקטיביות (איור 1א). למוטציות של שאריות אלו יש השפעות משמעותיות על הקישור של טטרודוטוקסין וסקסיטוקסין [20], ויש להן גם השפעות ניכרות על הסלקטיביות של חדירת קטיונים חד ערכיים אורגניים ואנאורגניים דרך תעלת הנתרן [21, 22]. העדות המשכנעת ביותר מגיעה ממחקר של היינמן et al. [23], שיצרו תעלת נתרן סלקטיבית לסידן על ידי מוטציה של שאריות הטבעת הפנימיות (DEKA בקוד חומצת אמינו חד-אותית) למקביליהם בתעלות סידן (EEEE).

כמו במקרה של תעלות יונים אחרות במתח מתח, התלות במתח של הפעלת תעלות נתרן נובעת מהתנועה החוצה של שאריות טעונות כתוצאה משינוי בשדה חשמלי על פני הממברנה [1]. מקטעי S4 של כל תחום הומולוגי משמשים כחיישני המתח להפעלה. הם מורכבים ממוטיבים חוזרים ונשנים של שייר אחד טעון חיובי ואחריו שני שיירים הידרופוביים, שעלולים ליצור סידור סלילי של מטענים חיוביים דרך הממברנה. עם דה-פולריזציה, התנועה החוצה של סלילי ה-S4 וסיבובם במקביל יוזמים שינוי קונפורמטיבי שפותח את נקבובית תעלת הנתרן. מודל ה"סליל הזזה" [24] או "בורג סליל" [25] נתמך בראיות חזקות [3]. לדוגמה, נטרול של שאריות המפתח הטעונות בחיוב ב-S4 מפחית באופן ניכר את תלות המתח של השער [26]. תנועת השער כלפי חוץ של מקטעי S4 זוהתה ישירות גם על ידי העובדה שכאשר חלק מהשאריות בסלילים אלו מוחלפים בציסטאין, ריאגנטים סולפהדרילים חוץ-תאיים מגיבים איתם רק לאחר הפעלת התעלה [27-29].

ביטול תעלת הנתרן הוא תהליך קריטי המתרחש תוך אלפיות שניות מפתיחת התעלה. במודל המקובל של תהליך זה, הלולאה התוך-תאית השמורה ביותר המחברת בין תחומים III ו-IV משמשת כשער אינאקטיבציה, בדומה למכסה ציר, הנקשר לנקבובית התוך-תאית של הערוץ כדי להשבית אותה (איור 2א). זלוף תוך תאי של פרוטאזות [30] או יישום תוך תאי של נוגדנים המזהים לולאה זו, אך לא נוגדנים למבנים תוך תאיים אחרים [31], מונע ביטול מהיר. ה'תפס' של שער האינאקטיבציה נוצר על ידי שלושה שיירים הידרופוביים מרכזיים (IFM איור 2), ופפטידים המכילים מוטיב זה יכולים לשחזר חוסר הפעלה לתעלות נתרן שיש להן שער אינאקטיבציה שעבר מוטציה [32]. מוטציות של שאריות מפתח פנילאלנין (Phe1489) לשאריות הידרופיליות שונות פוגעות באי-אקטיבציה בדרגות שונות. יתר על כן, אם הוא מוחלף בשארית ציסטאין, שינוי קוולנטי של הציסטאין נמנע כאשר שער האי-אקטיבציה סגור [33]. קביעה מבנית וניתוח NMR של חלק הליבה של שער האינאקטיבציה חושפים מבנה α-סלילי נוקשה מוקף במוטיב IFM [4] (איור 2b). במבנה זה, השרשרת הצדדית של Phe1489 מפנה את הליבה של הפפטיד באותו פנים כמו תראונין סמוך (Thr1491), שארית קריטית נוספת לאי-אקטיבציה [33]. בניגוד למוטיב ה-IFM הקצר שיוצר את שער האינאקטיבציה, הקולטן לשער האינאקטיבציה בגוף הערוץ עשוי להיות מורכב משאריות הידרופוביות מרובות ליד הפה התוך תאי של הנקבובית. ניסויים בסריקת מוטגנזה מרמזים על שאריות הידרופוביות בלולאות תוך-תאיות S4-S5 של תחומים III ו-IV, כמו גם בקצה התוך-תאי של מקטעי S6 הטרנסממברניים של תחומים אלה, כמרכיבים של קולטן שער האינאקטיבציה [3].

הגילוי המרגש של תעלת נתרן חיידקית (NaChBac איור 1c), המורכב מתחום יחיד של שישה מקטעים α-סליליים טרנסממברניים [10], עשוי לספק כלים חדשים לחקר יחסי מבנה-תפקוד של תעלת נתרן. ערוץ NaChBac יוצר ככל הנראה הומוטטרמר שהוא תעלת נתרן פונקציונלית עם מתח מתח. יש לו קצב ביטול איטי פי 100 מאשר ל-Nav ערוצים (כי אין לו מקבילה לשער האינאקטיבציה). יתר על כן, נראה כי מסנן סלקטיביות הנתרן שלו הוא סימטרי, שנוצר על ידי ארבעה שאריות גלוטמט בעמדות מפתח בכל ארבע לולאות הנקבוביות, הדומה לזה של ערוץ Ca 2+. תעלת נתרן חיידקית זו תספק מסגרת פשוטה יותר מתעלות היונקים לניסויים במוטגנזה כדי לבחון השערות לגבי המבנה והתפקוד של תעלות נתרן תלויות מתח. בנוסף, הגודל הקטן של התעלה עשוי להקל על השגת מידע על מבנה הגביש, כפי שהיה במקרה של אזור הנקבוביות של תעלת האשלגן החיידקית (KcsA) [5].


פונקציית קולטן NMDA

קולטן ה-NMDA מעורב בפוטנציציה לטווח ארוך של פוטנציאל פעולה. הפעלה מלאה של קולטני NMDA היא גם מגודרת מתח וגם עם ליגנד. תעלות היונים ייפתחו רק אם הממברנה הפוסט-סינפטית כבר עברה דה-פולריזציה, והנוירוטרנסמיטורים גלוטמט וגליצין מחוברים. קיים בלוק Mg 2+ תלוי מתח שמונע את פתיחת תעלות יוני הקולטן של NMDA כאשר הממברנה אינה מפוצלת היא פועלת כאנטגוניסט. דה-פולריזציה של הממברנה מתרחשת כאשר הנוירוטרנסמיטר גלוטמט יוצר אינטראקציה עם קולטני AMPA בממברנה אשר לאחר מכן פותחים תעלות יונים המאפשרות ל-Na+ ו-K+ להיכנס לתא. זה גורם לפוטנציאל הממברנה במנוחה, הטעון שלילי ביחס לחלק החיצוני של הנוירון, להתקרב יותר לאפס כשהיונים החיוביים מתפזרים לתוך התא. כאשר גלוטמט וגליצין נקשרים לקולטני ה-NMDA הקונפורמציה של החלבון משתנה ותעלות יונים חדירות Ca 2+ נפתחות. כאשר Ca 2+ נכנס לנוירון הוא מפעיל זרחון של קולטני AMPA בממברנה, מה שגורם לקולטני AMPA להיות מגיבים יותר לנוירוטרנסמיטורים (גלוטמט). הוא גם מגדיל את מספר קולטני AMPA בממברנה, ובכך מגביר את זרימת יוני ה-Na+ ו-K+ החיוביים ושומר על דה-פולריזציה של הממברנה, ופוטנציאל הפעולה שהוא מייצר.


ערוצי יונים צמחיים: משפחות גנים, פיזיולוגיה וניתוח גנומיקה פונקציונלית

תעלות ברורות של אשלגן, אניון וסידן בקרום הפלזמה ובקרום הוואקואולרי של תאי הצמח זוהו ואופיינו בהידוק טלאים. בעיקר בגלל התקדמות ב ארבידופסיס גנטיקה וגנומיקה, והשלמה תפקודית של שמרים, רבים מהגנים התואמים זוהו. ההתקדמות האחרונה בהבנתנו של גנים של ערוץ יונים המתווכים העברת אותות והובלת יונים נדונה כאן. חלק מתעלות יונים צמחיות, למשל, יחידות משנה של תעלות אניון ALMT ו-SLAC, הן ייחודיות. רוב משפחות תעלות יונים בצמחים מפגינות הומולוגיה לגנים של בעלי חיים משפחות כאלה כוללות הן תעלות אשלגן מסוג Shaker המופעלות על ידי היפרפולריזציה והן תעלות דה-פולריזציה, תעלות אשלגן מסוג Shaker, טרנספורטרים/תעלות של כלוריד CLC, תעלות מחזוריות עם נוקלאוטידים והומולוגים של קולטן גלוטמט יונוטרופי. תעלות יונים צמחיות אלו מציעות הזדמנויות ייחודיות לנתח את המנגנונים המבניים והתפקודים של תעלות יונים. כאן אנו סוקרים משפחות גנים של כיתות נבחרות של תעלות יונים צמחיות ודנים בהיבטים ייחודיים של מבנה-תפקוד ותפקידיהם הפיזיולוגיים באיתות ותחבורה של תאי צמחים.


איך מתח פותח תעלת יונים?

תַקצִירנוירונים מעבירים מידע באמצעות אותות חשמליים הנוצרים על ידי תעלות יונים מותאמות במתח. תעלות אלו מורכבות ממשפחת על גדולה של חלבונים היוצרים תעלות סלקטיביות ליוני אשלגן, נתרן או סידן. בסקירה זו אנו מתמקדים במנגנונים המולקולריים שבאמצעותם ערוצים אלו ממירים שינויים במתח הממברנה לפתיחה וסגירה של "שערים" המפעילים ומכבים מוליכות יונים. פיצוץ של מחקרים חדשים בשנה האחרונה, כולל מבנה גבישי רנטגן ראשון של תעלת אשלגן מגודרת מתח יונקים, הוביל לפרשנויות שונות בתכלית של המבנה והתנועה המולקולרית של חיישן המתח. הפרשנויות נבדלות כמו הטכניקות שהופעלו למחקרים: קריסטלוגרפיה, פלואורסצנטיות, ניתוח נגישות ואלקטרופיזיולוגיה. אנו דנים בגורמים הסבירים לתוצאות הבלתי תואמות בניסיון לזהות את המידע החסר שיעזור לפתור את המחלוקת ולחשוף את המנגנון שבאמצעותו חיישן מתח שולט בשערי הערוץ.


ערוצי MS באוקריוטים

מגע, שמיעה, פרופריוספציה, גרדיאנטים אוסמוטיים, התנפחות תאים, גרביטרופיזם ושליטה בטורגור תאי הם רק כמה דוגמאות למעורבות אפשרית של ערוץ טרשת נפוצה בפיזיולוגיה של מכנוטרנסדוקציה בתאים איקריוטיים (Hamill and Martinac, 2001). תעלות יונים של MS נמצאות בממברנות של מגוון תאים אוקריוטיים. למרות מידע אלקטרו-פיזיולוגי רב עליהם, אפיון מולקולרי והבהרת תפקידיהם בהתמרה מכנו-חושית באוקריוטים היו איטיים בהשוואה להתקדמות בהבנתנו של ערוצי טרשת נפוצה פרוקריוטים. אף על פי כן, עבודה אחרונה זיהתה ואפיינה מבחינה אלקטרופיזיולוגית שני חברים במשפחה חדשה של תחום דו-נקביות (2P-domain), ערוצי K+ המתקנים בצורה חלשה פנימה ורגישים למכנו: TREK ו-TRAAK. יתר על כן, מחקרי מוטגנזה ב Caenorhabditis elegans, דג זברה ו תסיסנית חשפו שחלק מתעלות היונים השייכות למשפחות העל MEC/DEG (עבור `מכאנו-סנסורי חריג/דגנרינים') ו-TRP (עבור `פוטנציאל קולטן חולף') עשויות להיות גם רגישות למכנו (המיל ומרטינאק, 2001 Minke and Cook, 2002) . ואכן, עבודה גנטית בתולעים, זבובים ודגי זברה מצביעה על כמה חברים במשפחת העל של ערוצי TRP עשויים למלא תפקיד בפיזיולוגיה של מכנו- ואוסמוזנסציה באורגניזמים אלה (Minke and Cook, 2002 Corey, 2003b). למרות שטרם שובטו אותם, חשוב להזכיר גם את ערוצי ה-SA-CAT, שתועדו לראשונה בתאי שריר שלד של גוזלים עובריים (Guharay and Sachs, 1984), בגלל התפקיד שהם עשויים למלא בניוון שרירים (Franco -Obregon and Lansman, 1994) והפרעות קצב לב (Hansen et al., 1990 Kohl et al., 2001).

תת-משפחת TREK ו-TRAAK של ערוצי K + מגודרים מכנו

ערוצי 2P-דומיין K + כוללים כל אחד ארבעה מקטעי TM ושני תחומי נקבוביות במקביל (איור 5). הם מתפקדים כדימרים שבהם שני ה-N-ו-C-termini פונים לציטוזול. ארבעת תחומי הנקבוביות של דימר יוצרים את הנקבובית המימית המאפשרת מעבר של יונים דרך תעלות אלו. עד כה זוהו 15 בני משפחה אנושיים. רובם מתנהגים כדליפה טהורה או רקע K+, שתפקידם העיקרי הוא לשמור על רמת המנוחה של פוטנציאל הממברנה. הראשון שזוהה היה TWIK-1 (עבור `טנדם של תחומי P בערוץ K+ המתוכנן פנימה חלש' (Lesage et al., 1996). TREK-1 (עבור `קשור ל-TWIK-1') ו-TRAAK (עבור `נפתח על ידי חומצה ארכידונית') שייכים לתת-משפחה (Patel et al., 1998 Maingret et al., 1999a) המשדרים באופן הפיך בתגובה למתיחה של הממברנה. עקמומיות חיובית של הממברנה (מושרה על ידי שאיבה המופעלת על פיפטת התיקון. ) פותחת את ערוצי ה-TREK באופן מועדף. הפעלת מתיחה נצפית גם בכתמי ממברנה שנכרתו, מה שמעיד על כך שלא נדרשת שלמות התא להפעלה על ידי מתח ממברנה.


צפו בסרטון: The Sodium-Potassium Pump (אוֹקְטוֹבֶּר 2022).