Источники. Bosanac I., Michikawa T., Mikoshiba K., Ikura M

Bosanac I., Michikawa T., Mikoshiba K., Ikura M. Structural insights into the regulatory mechanism of IP3 receptor // Biochim. Biophys. Acta. — 2004. — Vol. 1742. — P. 89–102.

Chen T.Y. Structure and function of CIC channels // Annu Rev. Physiol. — 2005. — Vol. 67. — P. 809–839.

Clapham D.E., Runnels L.W., Strubing C. The TRP ion channel family // Nature Rev. Neurosci. — 2001. — Vol. 2. — P. 387–396.

Dorwart M., Thibodeau P., Thomas P. Cystic fibrosis: recent structural insights // J. Cyst. Fibros. — 2004. — Vol. 2. — P. 91–94.

Dutzler R. The structural basis of CIC chloride channel function // Trends Neurosci. — 2004. — Vol. 27. — P. 315–320.

Dutzler R., Campbell E.R., Cadene M. et al. X-ray structure of a CIC chloride channel at 3.0 A reveals the molecular basis of anion selectivity // Nature. — 2002. — Vol. 415. — P. 287–294.

Foskett J.K., White C., Cheung K.-H., Маk D.D. Inositol trishosphate receptor Ca²⁺ release channels // Physiol. Rev. — 2007. — Vol. 87. — P. 593–658.

Hamilton S.L. Ryanodine receptors // Cell Calcium. — 2005. — Vol. 38. — P. 253–260.

Jasti J., Furukawa H., Gonzales E.B., Gouaux E. Structure of acid-sensing ion channel 1 at 1.9 A resolution and low pH // Nature. — 2007. — Vol. 449. — P. 316–324.

Khakh B.S., North R.A. P2X receptors as cell-surface ATP sensors in health and disease // Nature. — 2006. — Vol. 442. — P. 527–532.

Kellenberger S., Schild L. Epithelial sodium channel/degenerin family of ion channels: a variety of functions for a shared structure // Physiol. Rev. — 2002. — Vol. 82. — P. 735–767.

Kim D. Fatty-acid sensitive two-pore domain K⁺-channels // Trends Pharm. Sci. — 2003. — Vol. 24. — P. 648–654.

Lewis R.S. The molecular choreography of a storeoperated calcium channel // Nature. — 2007. — Vol. 446. — P. 284–287.

Lu B., Su Y., Das S. et al. The neuronal channel NALCN contributes resting sodium permeability and is required for normal respiratory rhythm // Cell. — 2007. — Vol. 129. — P. 371–383.

Maylie J., Bond C.T., Herson P.S. et al. Small conductance Ca²⁺-activated K⁺-channels and calmodulin // J. Physiol. (London). — 2003. — Vol. 554. — Suppl. 2. — P. 255–261.

Mese G., Richard G., White T.W. Gap junctions: basic structure and function // J. Invest. Dermatol. — 2007. — Vol. 127. — P. 2516–2524.

Nilius B., Droogmans G. Amazing chloride channels: an overview // Acta Physiol. Scand. — 2003. — Vol. 177. — P. 119–147.

Nilius B., Owsianik G., Voets T., Peters J.A. Transient receptor potential channels in disease // Physiol. Rev. — 2007. — Vol. 87. — P. 165–217.

Pederson S.F., Owsianik G., Nilius B. TRP channels: and overview // Cell Calcium. — 2005. — Vol. 38. — P. 233–252.

Riordan J.R. Assembly of functional CFTR chloride channels // Annu Rev. Physiol. — 2005. — Vol. 67. — P. 701–718.

Rooslid T.P., Le K.-T., Choe S. Cytoplasmic gatekeepers of K⁺-channel flux: a structural perspective // Trends Biochem. Sci. — 2004. — Vol. 29. — P. 39–45.

Salkoff L., Butler A., Ferreira G. et al. High-conductance potassium channels of the SLO family // Nature Rev. Neurosci. — 2006. — Vol. 5. — P. 921–931.

Stacker M. Ca²⁺-activated K⁺-channels: molecular determinants and function of the SK family // Nat. Rev. Neurosci. — 2004. — Vol. 5. — P. 758–770.

Taylor C.W., da Fonseca P.C.A., Morris Е.Р. 1Р3 receptors: the search for structure // Trends Biochem. Sci. — 2004. — Vol. 29. — P. 210–219.

Vial C., Roberts J.A., Evans R.J. Molecular properties of ATP-gated P2X receptor ion channels // Trends Pharm. Sci. — 2004. — Vol. 25. — P. 487–493.

Williams A.J., West D.J., Sitsapesan R. Light at the end of the Ca²⁺-release channel tunnel: structures and mechanisms involved in ion translocation in ryanodine receptor channels // Q. Rev. Biophys. — 2001. — Vol. 34. — P. 61–104.

Wollmuth L.P., Sobolevsky A. Structure and gating of the glutamate receptor ion channel // Trends Neurosci. — 2004. — Vol. 27. — P. 321–328.

Yu F.H., Catterall W.A. The VGL-chanome: a protein superfamily specialized for electrical signaling and ionic homeostasis // Science STKE. — 2004. —re 15.

Многие каналы состоят из субъединиц или доменов, радиально симметрично расположенных вокруг центральной поры

Основная функция канала заключается в обеспечении пассивного потока ионов через гидрофобный мембранный бислой соответственно электрохимическому градиенту. Выполнение этой задачи требует образования канальными белками водной поры. Ионофор грамицидин представляет собой небольшой пептид, образующий встроенный в мембрану специфический спиральный димер. Цилиндрической формы полость внутри спирали служит порой канала. Другую интересную структуру каналов составляют канальные белки порины (см. главу 5), присутствующие на внешних мембранах митохондрий и грамотрицательных бактерий. Они формируют крупную пору через центр бочковидной формы образования, где 16 досками-стенками бочонка служат b-складчатые нити белка. Однако структурные особенности пор, проходящих через спираль (грамицидин) или «b-бочонок» (порин), представляются скорее исключением, чем правилом.

У большинства каналов эукариотических клеток водные поры находятся в центре олигомерного розеточного комплекса гомологичных субъединиц в плоскости мембраны (рис. 6-17). В свою очередь каждая из этих субъединиц представляет собой полипептид, который несколько раз пронизывает мембрану. В некоторых случаях канал бывает скорее не гомо- или гетероолигомером, а псевдоолигомером, где субъединицы замещаются одним полипептидом, состоящим из повторяющихся гомологичных доменов. Розеточная конфигурация этих доменов окружает центральную пору. Для каналов щелевых контактов и каналов ацетилхолинового рецептора (АХР), которые освещены в последующих двух разделах, с помощью криоэлектронной микроскопии удалось воспроизвести структуру канала при изучении мембранных препаратов, где белки уплотнены в двухмерной кристаллической решетке. Эта методика позволяет получить изображения низкого разрешения, которые демонстрируют, как полипептидные цепи канальных белков пронизывают мембрану.

Каналы щелевых контактов образованы из двух коннексонов, каждый из которых состоит из шести одинаковых субъединиц, называющихся коннексинами

Щелевые контакты представляют собой каналы, соединяющие две клетки крупной порой (около 1,5 нм в диаметре), через которую между клетками возможен транспорт ионов и небольших молекул (с молекулярной массой до 1 кДа). Такие каналы обнаружены практически во всех клетках млекопитающих. Исключение составляют лишь клетки зрелой скелетной мускулатуры и эритроциты. Щелевые контакты, к примеру, связывают гепатоциты, волокна сердечной мускулатуры и гладких мышц кишечника, b-клетки поджелудочной железы, эпителиальные клетки роговицы глаза и многие другие. Щелевые контакты обеспечивают пути для химического и электрического взаимодействия между клетками. Основная структура щелевого контакты, воспроизведенная для клеток печени, показана на рис. 6-18 А. Щелевой контакт состоит из двух стыкующихся гексамерных структур от каждой из клеток, называющихся коннексонами. Эти коннексоны соприкасаются друг с другом, перекрывая щель между двумя клеточными мембранами шириной около 3 нм. Каждый коннексон состоит из шести одинаковых субъединиц, окружающих центральную пору в так называемом радиальном симметричном гексамерном порядке. А каждая из этих субъединиц представляет собой интегральный мембранный белок с молекулярной массой от 26 кДа до 46 кДа, называемый коннексином (Сх). Водная пора, образующаяся в центре между шестью коннексиновыми субъединицами, имеет диаметр от 1,2 нм до 2 нм. У цитоплазматического края коннексона пора оканчивается более широким воронкообразным отверстием.

Коннексоновый гексамер в определённой клеточной мембране может быть образован из одного коннексинового белка (гомомерный) или из нескольких различных коннексиновых белков (гетеромерный). При контакте двух одинаковых коннексоновых гексамеров образуется гомотипичный канал, а в случае двух неодинаковых — гетеротипичный. Такая структурная вариация компоновки коннексонов обеспечивает большее разнообразие функций и регуляции деятельности.

При одной из форм регуляции повышение [Ca²⁺]_i может приводить к закрытию щелевых контактов. У Са²⁺-управляемых каналов происходит структурное изменение формы коннексона. В отсутствие повышенного уровня Са²⁺ пора находится в открытом состоянии, а коннексиновые субъединицы расположены под углом 7–8° к оси, перпендикулярной плоскости мембраны. После повышения уровня Са²⁺ в клетке пора закрывается, и субъединицы располагаются в более параллельном по отношению к мембране положении (рис. 6-18 Б). Таким образом, регуляция работы канала щелевого контакта может осуществляться изменением конфигурации, которое включает согласованный наклон шести коннексиновых субъединиц для расширения (открытия) или сужения (закрытия) поры.

Пропускные особенности щелевых контактов позволяет изучить измерение проходящего через них электрического тока с помощью двух пэтч-электродов, одновременно устанавливаемых на спаренных клетках (рис. 6-18 В). Когда значения V_m в них отличаются и через щелевые контакты от одной клетки в другую протекает ток, в результате открытия и закрытия отдельных каналов щелевого контакта измеряемый в каждой из них ток меняется. Поскольку количество входящего в одну клетку потока равно выходящему из другой, колебания тока в обеих клетках являются обоюдными зеркальными отражениями. Исследования такого типа показали, что повышение [Ca²⁺]_i или снижение внутриклеточного рН обычно способствуют закрытию каналов щелевых контактов. Кроме того, работа каналов щелевых контактов регулируется разностью потенциалов в спаренных клетках, а также фосфорилированием коннексинов.

Ы! Верстальщик! Вставить рис. 6-17. ИК

Рис. 6-17. Структура ионных каналов. В структуру большинства ионных каналов входит от четырёх до шести субъединиц, расположенных в форме розетки в плоскости мембраны. Канал может быть образован: (1) отдельными одинаковыми субъединицами (гомоолигомер); (2) отдельными гомологичными, но неодинаковыми субъединицами (гетероолигомер); (3) повторяющимися доменами одного полипептида (псевдоолигомер). В любом случае эти структурные компоненты окружают центральную пору ионного канала. Обратите внимание на то, что каждый из них состоит из нескольких трансмембранных сегментов.

=============================