Ионный канал, управляемый циклическими нуклеотидами

редактировать

Циклические нуклеотидно-управляемые ионные каналы или Каналы CNG являются ионными каналы, которые функционируют в ответ на связывание циклических нуклеотидов. Каналы CNG представляют собой неселективные катионные каналы, которые обнаруживаются в мембранах различных тканей и типов клеток и играют важную роль в сенсорной трансдукции, а также в развитии клеток. Их функция может быть результатом комбинации связывания циклических нуклеотидов (цГМФ и цАМФ) и события либо деполяризации, либо гиперполяризации. Каналы CNG, первоначально обнаруженные в клетках, составляющих сетчатку глаза, были обнаружены во многих различных типах клеток как у животного, так и растения королевства. Каналы CNG имеют очень сложную структуру с различными субъединицами и доменами, которые играют решающую роль в их функции. Каналы CNG играют важную роль в функции различных сенсорных путей, включая зрение и обоняние, а также в других ключевых клеточных функциях, таких как высвобождение гормона, и хемотаксис. Каналы CNG также обнаружены у прокариот, включая многие спирохеты, хотя их точная роль в бактериальной физиологии остается неизвестной.

замещающий текст Пример роли циклических нуклеотид-управляемых ионных каналов в хемотаксисе сперматозоидов морского ежа

Содержание

  • 1 Discovery
  • 2 Функция
  • 3 Структура
    • 3.1 Альфа-субъединицы
    • 3,2 Бета-субъединицы
    • 3,3 Пора
    • 3,4 Циклический нуклеотид-связывающий домен
    • 3,5 С-линкер
    • 3,6 Область S6
    • 3,7 Область Р
  • 4 Семейство каналов CNG
  • 5 Событие связывания
    • 5.1 Кооперативная и некооперативная активация
  • 6 Селективность лиганда
  • 7 Ингибирование каналов CNG
  • 8 Физиологическое значение
    • 8.1 Фоторецепторы
      • 8.1.1 Пигментный ретинит
    • 8.2 Клетки кардиостимулятора
    • 8.3 Обонятельные сенсорные нейроны
    • 8.4 Сперматозоиды
    • 8.5 Почки
    • 8.6 Гонадотропин-высвобождающий гормон
    • 8.7 Растения
    • 8.8 Прокариоты
  • 9 Текущие и будущие исследования
  • 10 См. Также
  • 11 Ссылки

Discovery

Открытие каналов CNG связано с открытием внутриклеточных мессенджеров, ответственных за передачу ответов в фоторецепторах сетчатки. До их открытия считалось, что циклические нуклеотиды играют роль в фосфорилировании. В 1985 году было обнаружено, что цГМФ способен напрямую активировать светозависимый ответ стержня ионных каналов путем изучения адаптированной к свету сетчатки лягушек. Каналы CNG были также обнаружены в фоторецепторах колбочек, хемочувствительных ресничках обонятельных сенсорных нейронов и в шишковидной железе. После идентификации аминокислот из очищенных белков было выполнено клонирование и функциональная экспрессия каналов CNG. Молекулярное клонирование позволило открыть аналогичные каналы во многих других тканях. В 2000 году ученые провели исследования с использованием сетчатки мыши и молекулярного клонирования, чтобы найти новую субъединицу канала, CNG6.

Функция

Каналы CNG выполняют важные функции в передаче сигнала в фоторецепторах сетчатки и нейронах обонятельных рецепторов. Они напрямую активируются циклическими нуклеотидами, и для активации каждого канала необходимо примерно 4 циклических нуклеотида. Каналы CNG являются неселективными и позволяют многим ионам щелочных металлов проходить внутрь или из клетки, экспрессируя каналы CNG на ее мембране. Этот поток ионов может привести к деполяризации или гиперполяризации. Каналы CNG могут быть активированы исключительно cAMP или cGMP, а иногда и комбинацией обоих cNMP, и некоторые каналы более избирательны, чем другие. Несмотря на то, что активность этих каналов мало зависит от напряжения, они по-прежнему считаются каналами, зависящими от напряжения. Кальций, кальмодулин и фосфорилирование модулируют открытие каналов CNG.

Основная роль каналов CNG - сенсорная трансдукция в различных тканях. Многие исследования показали, что каналы CNG в фоторецепторах стержня и конуса, а также они были обнаружены в мозге, сердце, почки и гонады.

канал CNG гомологи в Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster и Limulus polyphemus имеют неизвестные функции. Исследования показали наличие гомологов в C. elegans может иметь функции в chemosensation.

дальтонике и в результате дегенерации сетчатки, когда каналы CNG имеют мутации. Мутации конкретно в субъединицах A и B приводят к полной и неполной ахроматопсии.

Циклический аденозинмонофосфат Циклический гуанозинмонофосфат

Структура

Канал CNG состоит из четыре субъединицы вокруг центральной поры. Каждая белковая субъединица состоит из 6 трансмембранных сегментов (S1-S6), P-петли, внутриклеточной аминоконцевой области и карбоксиконцевой область. P-петля и сегменты S6 вокруг поры, которая играет роль в ионной проводимости. Существует домен связывания циклических нуклеотидов (CNBD) и область соединения с сегментом S6 на карбокси-конце. В аминоконцевых.

альфа-субъединицах

есть пост-CNDB-область. канал альфа 2

  • Циклический нуклеотид-управляемый канал альфа 3
  • Циклический нуклеотид-управляемый канал альфа 4
  • Бета-субъединицы

    Циклический нуклеотид-управляемый канал бета-субъединицы включают:

    Пора

    Структура пор аналогична другим ионным каналам, которые содержат Р-петли. P-петля входит в мембрану поры с внеклеточной стороны и выходит на внутриклеточную сторону. Петля Р входит в виде альфа-спирали и существует в виде развернутой нити. Спирали, закрывающие внутреннюю мембрану , выстилают канал. Они также образуют пучок спиралей из 6 , который обозначает вход. Чтобы открыть поры, во внутреннем пучке из 6 спиралей должно произойти конформационное изменение.

    Циклический нуклеотид-связывающий домен

    A Циклический нуклеотид-связывающий домен является внутриклеточным доменом расположен в С-концевой области и имеет последовательность, аналогичную последовательности других циклических нуклеотид-связывающих белков. Предполагается, что домен состоит из β-складчатого листа и двух α-спиралей. Β-гофрированный лист состоит из восьми антипараллельных прядей. Спирали α называются спиралями B и C. Лиганд первоначально связывается с β-складчатым листом и посредством аллостерической регуляции вызывает движение α-спирали к β-складчатому листу. Α-спираль гибка в закрытых каналах. Когда α-спираль субъединицы CNGA1 находится в непосредственной близости от другой α-спирали, они образуют межсубъединичные дисульфидные связи. Это происходит в основном в закрытых каналах, препятствуя движению α-спирали к β-складчатому листу. Когда лиганд связывается с β-складчатым листом, этот связанный циклический нуклеотид стабилизирует движение α-спирали к β-складчатому листу в каждой субъединице, отталкивая α-спирали друг от друга.

    Иллюстрация циклического соединения. нуклеотид-управляемый ионный канал с цАМФ-связывающим доменом.

    C-линкер

    C-линкер - это область, которая соединяет CNBD с сегментом S6. С-линкерная область способствует контакту между субъединицами канала, а также способствует тетрамеризации, образованию тетрамеров. Есть много остатков, которые играют роль в модуляции каналов CNG. В этом процессе используются такие металлы, как никель, цинк, медь и магний. С-линкерная область участвует в связывании связывания лиганда с открытием поры. С-линкерная область образует дисульфидные связи с N-концевыми областями. Дисульфидные связи изменяют функцию канала, поэтому они, скорее всего, лежат близко к третичной структуре. Дисульфидные связи уменьшают свободную энергию открытого состояния по сравнению с закрытым состоянием. Специфический остаток C481 цистеина в С-линкерной области расположен всего в нескольких аминокислотах от связывающего домена. В закрытом состоянии C481 неактивен; C481 должен претерпеть конформационное изменение, чтобы он был доступен для открытия канала. Дисульфидные связи образуются между соседними субъединицами и C481. Одновременно имеется остаток цистеина C35 на N-конце области C-линкера, который может достигать двух остатков C481, создавая благоприятную дисульфидную связь по сравнению со связью C481-C481.

    Область S6

    Спонтанное образование дисульфидной связи зависит от состояния, подразумевая, что конформационное изменение в пучке спиралей связано с закрытием канала. Когда ионные каналы CNG закрыты, цитоплазматические концы спиралей S6 находятся в непосредственной близости друг от друга. Небольшие катионы могут перемещаться через отверстие, что означает, что ворота находятся за пределами пучка спиралей и что спирали S6 связаны с конформационными изменениями в фильтре селективности.

    P-область

    P-область образует петлю, поровую петлю, соединяющую области S5 и S6, которые простираются до центральной оси канала. Ионные свойства определяются остатками в петле между S5 и S6 трансмембранными сегментами. P-область определяет ионную селективность управляемых циклическими нуклеотидами ионных каналов, которые также определяют диаметр пор каналов CNG. P-область функционирует как затвор канала, поскольку он предотвращает проникновение ионов в закрытом состоянии. Пора может быть заблокирована небольшими конформационными изменениями в этой области. Область P действует как фильтр ионной селективности, который изменяет структуру в открытой конформации. В открытом состоянии четыре идентичных субъединицы вносят вклад в одну область Р-петли, которая формирует фильтр избирательности.

    Семейство каналов CNG

    У позвоночных семейство генов каналов CNG состоит из шести членов. Эти гены делятся на основе сходства последовательностей на два подтипа CNGA и CNGB. Дополнительные гены, кодирующие каналы CNG, были клонированы из Caenorhabditis elegans и Drosophila melanogaster. Субъединица канала CNG CNGA1, ранее называемая субъединицей α стержня, экспрессировалась в фоторецепторах палочки и продуцировала функциональные каналы, которые управлялись cGMP при внешней экспрессии в ооцитах Xenopus или в линия клеток эмбриона человека киндни (HEK293 ). У людей мутировавшие гены CNGA1 приводят к аутосомно-рецессивной форме пигментного ретинита, дегенеративной форме слепоты. CNGB1, ранее называемый субъединицей β стержня, является второй субъединицей канала стержня. В отличие от CNGA1, субъединицы CNGB1, экспрессируемые отдельно, не продуцируют функциональные каналы CNG, но совместная экспрессия субъединиц CNGA1 и CNGB1 дает гетеромерные каналы с модуляцией, проницаемостью, фармакологией и специфичность циклических нуклеотидов сравнима со специфичностью нативных каналов.

    каналы CNG образуют тетрамеры, и недавние исследования показывают, что нативные стержневые каналы состоят из трех субъединиц CNGA1 и одной субъединицы CNGB1. CNGA3 субъединицы, ранее называемые α-субъединицами конуса, образуют функциональные каналы, когда их экспрессия происходит экзогенно. С другой стороны, CNGB3, ранее называемый субъединицей β конуса, этого не делает. Мутации в человеческих CNGA3 и CNGB3 участвуют в полной ахроматопсии, которая является редким аутосомно-рецессивным наследственным и врожденным заболеванием, характеризующимся полным отсутствием цветового различия.

    CNGA2, ранее называвшаяся обонятельной α-субъединицей, CNGA4, ранее называвшаяся обонятельной β-субъединицей, и CnGB1b участвуют в трансдукции сигналов одоранта в обонятельных сенсорных нейронах, для которых субъединица стехиометрия и расположение неизвестны.

    У беспозвоночных субъединица канала CNG, называемая CNG-P1, была клонирована из D. melanogaster и экспрессируется в антеннах и визуальная система, показывающая, что каналы CNG могут быть связаны с преобразованием света у беспозвоночных. Вторая предполагаемая CNG-подобная субъединица, называемая CNGL, клонированная из D. melanogaster, экспрессируется в головном мозге. Две субъединицы канала CNG, Tax-2 и Tax-4, были клонированы у C. elegans и ответственны за хемосенсорную, термочувствительность и нормальный рост аксона некоторых сенсорных нейронов в C.. elegans.

    Событие связывания

    Лиганд может быть помещен на дно полости из-за взаимодействий с кассетой связывания фосфата (PBC). Эта полость относится к области CNBD, образованной β-валком, двухпетлевой β-спиралью. Изменения, вызванные связыванием лиганда, происходят в α-спиралях (αA, αB, αC и спираль PBC). Ролик β претерпевает лишь небольшие изменения во время связывания. После установки лиганда спирали αB и αC располагаются так, что образуют крышку над полостью. Как связывание влияет на спираль αA, пока неясно.

    Кооперативная и некооперативная активация

    Резкая концентрация между каналами CNG и концентрацией лиганда показывает, что необходимы по крайней мере два или три циклических нуклеотида. Считается, что второй лиганд необходим для перехода канала из закрытого в открытый. Когда третий и четвертый лиганды связываются, открытое состояние канала стабилизируется. У бактерий открытие каналов CNG является результатом некооперативного связывания. При различных концентрациях лигандов кооперативное связывание и некооперативное связывание возникают для адаптации к этим различающимся средам. При низких концентрациях лиганда лиганд редко связывается кооперативно, потому что кооперативное связывание при низких концентрациях ослабляет связывание между каналом и лигандом, снижая чувствительность канала.

    Селективность лиганда

    Путем измерения токи, активируемые в вырезанных наизнанку участках мембраны при суперфузии с различными концентрациями лиганда , были изучены чувствительность к лиганду и селективность как эндогенно, так и экзогенно экспрессируемых каналов CNG. Все нативные каналы CNG реагируют как на cAMP, так и на cGMP, но для активации и открытия каналов необходимы меньшие концентрации цГМФ, чем цАМФ. Каналы CNG резко избирательны между цГМФ и цАМФ в палочках и колбочках, тогда как в OSN каналы одинаково хорошо реагируют на оба лиганда. Каналы CNG, обнаруженные в OSN, намного более чувствительны как к цГМФ, так и к цАМФ, чем каналы фоторецептора CNG. Исследования зависимостей реакции от дозы показали, что активация канала в значительной степени зависит от концентрации цГМФ; несколько молекул цГМФ кооперативно связываются с каналом. Поскольку каждая субъединица содержит один сайт связывания cNMP, а гомомерные и гетеромерные каналы, скорее всего, образуют тетрамерный комплекс, максимум четыре молекулы лиганда могут связываться с канал. Селективность может быть достигнута посредством дифференциального контроля сродства к связыванию лиганда, эффективности стробирования или их комбинации. Аффинность связывания означает, насколько прочно циклические нуклеотиды связываются с каналом. Под эффективностью понимается способность лиганда активировать и открывать канал после его связывания. Хотя эти процессы полезны для понимания селективности, они неразрывно связаны друг с другом, поэтому очень сложно экспериментально отделить один от другого.

    Каналы CNG не различают Na и K, и они также позволяют проходить Ca и Mg, хотя и с меньшей скоростью. Прохождение этих двухвалентных ионов ингибирует ток, переносимый Na и K. Было обнаружено, что высококонсервативный остаток глутаминовой кислоты в фильтре селективности каналов CNG формирует высокоаффинный сайт связывания для Ca. Более того, бактериальный неселективный катионный канал, называемый каналом NaK, содержит последовательность фильтра селективности, аналогичную таковой для каналов CNG. В кристаллической структуре канала NaK был идентифицирован дискретный Са-связывающий сайт во внеклеточном отверстии поры.

    Ингибирование каналов CNG

    Исследования показали показано дифференциальное ингибирование каналов CNG диацилглицерином (DAG) в ооцитах Xenopus . DAG можно использовать как ингибитор закрытого состояния. Использование DAG для ингибирования гомомультимерных стержневых каналов или тех, которые содержат две или более идентичных пептидных цепей, было аналогично ингибированию нативных стержневых каналов. Использование DAG для подавления гомомультимерных обонятельных каналов было не столь эффективным, даже при высокой концентрации DAG. Для эффективного ингибирования канала требуется более одной молекулы DAG. Молекулы DAG позиционируются для стабилизации закрытого состояния канала CNG путем связывания с каналом или путем изменения взаимодействия между липидным бислоем клеточной мембраны и каналом. Исследования с палочкой химеры и обонятельными каналами предполагают, что различия в ингибировании DAG обусловлены различиями в прикрепленной петле трансмембранного сегмента.

    Физиологическое значение

    Фоторецепторы

    В отсутствие света cGMP связывается с каналами CNG в фоторецепторах. Это связывание вызывает открытие каналов, что позволяет ионам натрия (Na) и кальция (Ca) протекать в клетку, вызывая деполяризацию внешнего сегмента фоторецептора. Этот деполяризующий поток ионов известен как темновой ток. Когда сетчатка глаза обнаруживает свет, возникает реакция, известная как каскад фототрансдукции. Это путь передачи сигнала , который приводит к активации фермента фосфодиэстеразы, который гидролизует цГМФ в 5’-GMP, снижая концентрацию цГМФ. В отсутствие цГМФ каналы КПГ в фоторецепторах закрываются, предотвращая прохождение вышеупомянутого темнового тока. Это, в свою очередь, вызывает гиперполяризацию внешнего сегмента фоторецептора, предотвращая распространение потенциала действия и высвобождение глутамата. Исследования показали, что чрезмерная активация cGMP-зависимых каналов CNG в фоторецепторах может привести к их дегенерации. Если каналы CNG на фоторецепторе постоянно активированы, поток ионов Ca и Na во внешний сегмент фоторецептора будет увеличиваться, так что он деполяризуется за пределы темнового тока. Благодаря петле положительной обратной связи это приведет к увеличению тока Са в ячейку. Высокая концентрация Са в фоторецепторной клетке может привести к ее гибели. Запрограммированная гибель клетки или апоптоз.

    пигментный ретинит

    Глазное дно пациента с пигментным ретинитом, средняя стадия (пигментные отложения в форме игл в кости присутствуют в середине периферии наряду с атрофией сетчатки, в то время как макула сохраняется, хотя с периферическим кольцом депигментации. Сосуды сетчатки ослаблены.)

    Пигментный ретинит (ПП) - это генетическое заболевание, при котором пациенты страдают дегенерацией стержня и фоторецепторы колбочки. Утрата начинается с периферического зрения пациента и прогрессирует в центральное поле зрения, в результате чего к среднему возрасту пациент ослеп.

    Около 1% пациентов с РПЖ имеют мутации в альфа-субъединице цГМФ. Было идентифицировано восемь мутаций: четыре - это бессмысленные мутации, одна - это делеция, которая включает большую часть транскрипционной единицы. Три других - это миссенс-мутации и мутации сдвига рамки считывания, которые приводят к укорочению аминокислотной последовательности на С-конце. До сих пор не известно, почему отсутствие cGMP-управляемых катионных каналов вызывает деградацию фоторецепторов. Мутации, вызывающие RP, также были обнаружены в гене родопсина и в альфа- и бета-субъединицах стержневой фосфодиэстеразы, которые кодируют каскады палочки фототрансдукции. Мутация этих субъединиц косвенно нарушает функцию стержневых цГМФ-управляемых каналов, что означает, что существует общий механизм деградации фоторецепторов.

    Клетки кардиостимулятора

    В нервной системе, сердце и некоторых висцеральных органах. органов, клетки содержат циклические нуклеотидные закрытые каналы, которые определяют ритм органа. Эти каналы, формально называемые активируемыми гиперполяризацией циклическими нуклеотид-управляемыми каналами (каналы HCN ), также называются «каналами пейсмекера» из-за этой важной функции. Как следует из их названия, они открыты в условиях гиперполяризации и закрыты во время деполяризации. Значение этого в синоатриальном узле (и, в качестве резервного, в атриовентрикулярном узле ) заключается в том, что при перезапуске или гиперполяризации сердца после каждого удара каналы HCN открываются, что позволяет положительные ионы устремляются в клетку (так называемый смешной ток ), вызывая еще одно событие деполяризации и последующее сокращение сердца. Это придает сердцу автоматизм. Первичным циклическим нуклеотидом, действующим в сочетании с каналом HCN, является цАМФ.

    Обонятельные сенсорные нейроны

    Практически все ответы на одоранты в обонятельных сенсорных нейронах (OSN) способствуют Каналы КПГ. Когда одорант связывается со своим специфическим рецептором на хемочувствительной мембране ресничек, он активирует G-белок, который вызывает последующую реакцию, активирующую фермент аденилил. циклаза (AC). Этот фермент отвечает за увеличение концентрации цАМФ в OSN. цАМФ связывается с каналами CNG в мембране OSN, открывая их и делая клетку очень проницаемой для Ca. Ионы кальция проникают в клетку, вызывая деполяризацию. Как и во всех других типах ячеек, каналы CNG в OSN также позволяют Na поступать в ячейку. Кроме того, повышенная концентрация Ca внутри клетки активирует Ca-зависимые хлоридные (Cl) каналы, что заставляет внутриклеточные ионы Cl также вытекать из клетки, усиливая событие деполяризации. Эта деполяризация стимулирует потенциал действия, который в конечном итоге сигнализирует о восприятии одоранта. Помимо цАМФ-управляемых ионных каналов, небольшая подгруппа OSN также имеет cGMP-селективные каналы CNG, содержащие субъединицу CNGA3.

    Сперматозоиды

    цАМФ и цГМФ опосредуют несколько клеточные реакции, такие как акросомный экзоцитоз или слияние мужской спермы с женской яйцеклеткой и хемотаксис. У вида морского ежа изучали Strongylocentrotus purpuratus, speract, короткий пептид. Speract активирует гуанилатциклазу (GC) рецепторного типа и стимулирует повышение внутриклеточных концентраций цГМФ. Speract также увеличивает концентрацию кальция. Хотя до сих пор не установлено прямой причинно-следственной связи, ранее упомянутые наблюдения предполагают, что цГМФ активирует кальций проводимость. Каналы CNG являются главными кандидатами на путь проникновения кальция из-за их высокой проницаемости для кальция. Каналы CNG еще предстоит обнаружить путем проверки гомологии. У млекопитающих экспрессируются субъединицы канала яичка CNG: A3, B1 и B3. Гетерологичная экспрессия субъединицы A3 была клонирована из семенника и продуцировала каналы, которые были чувствительными и селективными к цГМФ. Возможно, что эти каналы участвуют в потоке кальция, стимулированном цГМФ, в сперматозоиды. Однако более обширная характеристика канала не была проведена из-за низкой вероятности обнаружения активности канала. Поскольку мыши с нокаутом по субъединице A3 являются фертильными, каналы CNG могут участвовать в некоторой форме контроля подвижности и даже в хемотаксическом плавательном поведении или в акросомном экзоцитозе. Однако GC рецепторного типа в сперме млекопитающих еще предстоит идентифицировать. Сперма мыши экспрессирует другие каналы, такие как CatSper1. Мужское бесплодие может быть достигнуто путем нарушения гена CatSper1; кроме того, у мутантных мышей устраняется индуцированный цАМФ приток кальция. Хотя CatSper требуются дополнительные субъединицы, чтобы стать функциональными, они не связаны с каналами CNG, поскольку CatSper не имеет сайта связывания cAMP / cGMP. Возможно, что субъединицы CNG и CatSper собираются с образованием кальций-проницаемых и циклических нуклеотид-чувствительных ионных каналов.

    Почки

    cGMP-чувствительные каналы были проанализированы в мозговом веществе почек, в частности, в ячейках собирательного канала, которые влияют на электролит и баланс жидкости в организме. Активность канала CNG контролируется взаимодействием между cGMP-зависимой протеинкиназой и белком G1 из-за участия cGMP в механизмах фосфорилирования. В клетках из внутреннего мозгового собирательного канала каналы CNG проявляют катионную селективность, проницаемость и фармакологию, очень похожую на ионные каналы, управляемые циклическими нуклеотидами. стимулятор, предсердный натрийуретический фактор (ANF) увеличивает выработку цГМФ в почках, что увеличивает функцию клубочка за счет комбинации расслабления и сокращения артериолы. Различия между кДНК сетчатки и почек связаны с функциональными различиями между каналами CNG в этих двух тканях.

    Гонадотропин-рилизинг-гормон

    Были идентифицированы субъединицы A2, A4 ионных каналов CNG, и B1 в линии нейрональных клеток, которая секретирует гонадотропин-рилизинг гормон (GrH). Эти три субъединицы составляют каналы CNG на хемочувствительных ресничках OSN. При высоком уровне внеклеточного кальция удельная проводимость каналов CNG в палочках и OSN значительно меньше, чем измеренная в нейрональной линии. Кажется сомнительным, что каналы CNG могут создавать большую единицу проводимости.

    CryoEM Структура прокариотического ионного канала, управляемого циклическими нуклеотидами.

    Растения

    Каналы ионов CNG в растениях похожи по аминокислоте последовательность и структура неселективных каналов катионов CNG у животных, а также трансмембранных доменов K-селективных каналов семейства шейкер. Однако есть существенные различия, которые наблюдаются исключительно в каналах заводского КПГ. Аминокислотная последовательность последовательности поры в каналах CNG растений лишена фильтра селективности, обнаруженного в каналах CNG животных, а также не содержит глицин - тирозин - мотив глицина - аспартата (GYGD) в последовательности фильтра K-селективности. Другие различия последовательностей наблюдаются в каналах CNG растений, особенно в циклическом нуклеотидном связывающем домене (CNBD). У растений обнаружено, что связывающий кальмодулин домен (CaMBD) перекрывает α-спираль C в CNBD каналов CNG. У животных CaMBD расположены далеко от каналов CNBD. CNG играют большую роль в иммунитете растений и ответе на патогены или внешние инфекционные агенты. Они также участвовали в апоптозе у растений. Считается, что ионные каналы CNG также участвуют в развитии пыльцы растений, однако их точная роль в этом механизме до сих пор неизвестна.

    В отличие от каналов CNG животных, каналы CNG растений не использовались. тщательно проанализированы биохимически в отношении их структуры.

    Прокариоты

    ионные каналы CNG обладают высокой степенью последовательности и структурного сходства с каналами CNG млекопитающих. Как и CNG-каналы млекопитающих, связывание циклических нуклеотидов с CNBDs, как было показано, регулирует активность канала и изменяет конформационное состояние канала. Поскольку эти каналы были идентифицированы только недавно у видов spirochaeta и leptospira, их точная физиологическая функция остается неизвестной у этих организмов. В сочетании с фотоактивированными аденилилциклазами они использовались в качестве оптогенетических инструментов для подавления генерации потенциала действия в нейронах.

    Текущие и будущие исследования

    Исследователи ответили на многие важные вопросы, касающиеся функций ионных каналов КПГ в зрении и обонянии. В других физиологических областях роль каналов CNG менее определена. С развитием технологий теперь существует больше возможностей для понимания этих механизмов.

    Поскольку оксид азота (NO) участвует в стимулировании синтеза цГМФ, проводятся дальнейшие исследования, чтобы понять физиологические взаимодействие NO с каналами CNG, особенно в ковалентной модификации каналов CNG в OSN.

    Ученые добавляют к механизму, участвующему во взаимодействии сайтов связывания и интерфейсов субъединиц. Это может отсутствовать в некооперативных каналах CNG. Также возможно, что сайт связывания и ворота прикреплены к одной субъединице. Чтобы развить эти идеи, двойной электронно-электронный резонанс (DEER) и методы быстрой фиксации могут показать эти механистические движения.

    Исследование 2007 года предполагает, что из-за различных и сложных регуляторных свойств в дополнение к большому количеству каналов для КПГ на заводах необходимо провести междисциплинарное исследование для исследования каналов КПГ на заводах. Другое исследование, проведенное в марте 2011 года, признает недавние данные обратной генетики, которые помогли в дальнейшем понимании каналов CNG в растениях, а также предлагает провести дополнительные исследования для выявления факторов, лежащих выше и ниже по течению, в передаче сигнала, опосредованной CNGC, в растениях.

    Ученые предполагают, связывается ли DAG напрямую с каналом CNG во время ингибирования. Возможно, что DAG может встраиваться в трансмембранные домены в канале. Также возможно, что DAG вставляется в интерфейс между каналом и двухуровневым слоем. Молекулярный механизм ингибирования DAG до сих пор полностью не изучен.

    См. Также

    Ссылки

    Последняя правка сделана 2021-05-16 12:29:08
    Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
    Обратная связь: support@alphapedia.ru
    Соглашение
    О проекте