1. Состав и структура
2. Функциональные свойства
3. Болезни ионных каналов
4. Резюме
5. Список использованной литературы

а) Состав и структура. Потенциалуправляемые анионные каналы (ClC-каналы) состоят из двух элементов (являются димерами) и содержат две поры.

Существуют различные классы анионных каналов. Многие из них клонированы: ClC-каналы, составляющие семейства анионных каналов и транспортеров; CFTR — эпителиальный анионный канал, дефект в нем является причиной муковисцидоза; ионотропные рецепторы ГАМК и глицина; аноктамины — семейство из десяти генов, кодирующих кальцийактивируемые анионные каналы. Существуют и другие физиологически значимые анионные каналы, гены которых пока еще не удалось идентифицировать (см. Приложение, табл. А3).

1. ClC-каналы и ClC-транспортеры. Эти структуры обнаружены как в возбудимых, так и в невозбудимых клетках (см. Приложение, табл. А3). Четыре из девяти клонированных ClC-белков являются потенциалуправляемыми анионными каналами (ClC-1, ClC-2, ClC-Ка и ClC-КЬ); три белка функционируют в качестве транспортеров (ClC-3, ClC-4 и ClC-5); транспортная функция двух других белков (ClC-6 и ClC-7) пока не установлена. ClC-белки могут находиться в наружной клеточной мембране или во внутриклеточных мембранных компартментах.

Они не имеют структурного родства с потенциалуправляемыми катионными каналами. α-Субъединицы ClC-белков характеризуются сложной мембранной топологией и состоят из 18 трансмембранных сегментов. В молекуле ClC-каналоформера α-сегменты располагаются попарно, т. е. в виде димеров, образующих две поры в отличие от катионных каналов (рис. ниже).

Каждая пора ограничена несколькими асимметричными спиралями, находящимися относительно друг друга под разным углом (рис. выше). По аналогии со структурой потенциалуправляемых катионных каналов, ClC-димер может состоять из двух идентичных либо двух различных α-сегментов.

б) Функциональные свойства. Потенциалуправляемые анионные каналы пропускают через мембрану различные анионы (в том числе хлорид); воротный механизм этих каналов контролируется проникающим анионом.

В отличие от высокоселективных Na⁺-, K⁺-и Са²⁺-каналов, ClC-каналы являются неселективными анионными каналами и пропускают широкий спектр разнообразных анионов. Зависимый от потенциала процесс открывания/закрывания ClC-каналов отличается от классического воротного механизма катионных каналов. Вместо S4-сегмента в ClC-каналах наружным сенсором потенциала служит проникающий в канал анион (рис. выше).

Благодаря такому механизму проводимость ClC-каналов зависит от внеклеточной и/или внутриклеточной концентрации хлора; таким образом может регулироваться внутриклеточное содержание хлора.

1. Структурные основы селективности и проницаемости ClC-каналов. Селективный фильтр ClC-каналов короче, чем в К⁺-каналах. Отрицательно заряженные ионы проникают в пору при положительном электростатическом потенциале и теряют гидратную оболочку. Избирательность анионных и катионных каналов по отношению к зарядам противоположного знака зависит от различий в расположении спиралей в структуре поры (рис. выше).

В ClC-каналах проникающие ионы взаимодействуют с положительно заряженными структурами, а в катионных каналах — с отрицательно заряженными.

в) Болезни ионных каналов:

1. Причины. Наследственные заболевания, которые обусловлены мутациями генов, кодирующих строение и функции какого-либо ионного канала, называются болезнями ионных каналов. Выявлено два типа генных изменений.

• Нонсенс-мутации («бессмысленные» мутации; лат. mutatio — изменение) обусловлены делецией (утратой) нуклеотида в последовательности ДНК. В результате синтез иРНК заканчивается преждевременно, что приводит к временной или окончательной потере функций молекулы каналоформера.

• Миссенс-мутации («ошибочные» мутации) вызваны точечной заменой в первичной последовательности ДНК одного нуклеотида на другой, так что вместо «правильной» аминокислоты в первичной полипептидной цепи синтезируется иная. В результате функция белка-каналоформера может быть утеряна, хотя не исключается и неадекватное ее усиление.

При этом могут быть нарушены функции открывания канала, его проницаемости или проводимости в связи с дефектами формирования белков, их строения, субклеточной локализации или регулируемости (например, в результате фосфорилирования белка).

2. Симптомы и признаки дефектов ионных каналов зависят от конкретных особенностей экспрессии генов. Клинические проявления измененных функций кардиоспецифичной формы натриевых каналов типа Na_V 1.5 отличаются от последствий аналогичных нарушений натриевых каналов Na_V 1.4 скелетных мышц.

При генетическом дефекте функций какого-либо ионного канала обычно нарушается деятельность всего органа (например, при дефекте канала KCNQ1). Однако возможна частичная компенсация, особенно в тех случаях, когда патология соответствующего канала не распространяется на другие органы.

г) Резюме:

1. Анионные каналы. Существует несколько классов анионных каналов: ClC, CFTR (эпителиальные каналы, с дефектом которых сопряжено заболевание муковисцидозом), Са²⁺-активируемые хлорные каналы, а также лигандактивируемые анионные каналы (ГАМК_A-рецепторы, рецепторы глицина).

ClC-канал состоит из димеров, образующих две поры. Они неселективны, т. е. пропускают широкий спектр разнообразных анионов.

В процессе открывания/закрывания каналов (воротный механизм) функцию сенсора потенциала выполняет проникающий через канал анион.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Лигандактивируемые ионные каналы клетки - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 10.9.2024