Активация и инактивация одиночных ионных каналов

Использование метода patch-clamp позволило получить подробную информацию о том, как натриевые каналы отвечают на деполяризацию . Один из экспериментов с использованием этого метода приведен на рис 6.10 . Ток регистрировался от мышечного волокна крысы в культуре, в режиме cell-attached . Для устранения инактивации натриевых каналов мембрана была гиперполяризована на некоторое время до -100 мВ. Затем через пэтч-электрод была приложена деполяризация величиной 40 мВ приблизительно на 20 мс ( рис 6.10 В, а). Приблизительно в 30% случаев активации натриевых каналов в ответ на деполяризацию не было. В остальных случаях одиночные каналы открывались один или два раза, и наиболее часто это происходило в самом начале деполяризации ( рис. 6.10 В, b). Средний ток составил 1,6 пA. Если допустить, что натриевый равновесный потенциал равен +30 мВ, то потенциал, создающий движущую силу для натрия , составит приблизительно -90 мВ; следовательно, проводимость одиночного канала равна 18 пСм . Эта величина сравнима с проводимостью натриевых каналов, измеренной в различных типах клеток. Просуммировав 300 отдельных токов одиночных каналов ( рис. 6.10 В, с), получим входящие ток, временной ход которого совпадает с током, протекающим в мембране целой клетки.

Как видно из рис 6.10 , среднее время пребывания канала в открытом состоянии (0,7 мс) невелико в сравнении с временным ходом суммарного тока. Константа времени спада последнего (около 4 мс) не отражает то время, в течение которого отдельные каналы открыты. Время спада суммарного тока связано с временем снижения вероятности открытия канала. Процессы активации (m в степени 3) и инактивации (h) отражают сначала увеличение, а затем снижение вероятности того, что канал откроется в данный момент на короткое время. Произведение этих двух величин (m в степени 3 на h) описывает временной ход обобщенного изменения вероятности, которая быстро возрастает в начале деполяризации, достигает максимального значения, а затем постепенно спадает. При каждом отдельном деполяризующем скачке канал может открыться в самом начале, в середине или в конце деполяризации, или вовсе не открыться.

Обратимся вновь к рис. 6.9 . Из рисунка видно, что перемещение заряда практически заканчивается в течение 0,5 мс, до того, как натриевый ток достигнет максимального значения, т.е. до того, как большинство каналов перешло в открытое состояние. Отсюда следует, что изменение конформации белковой молекулы канала, связанное с перемещением зарядов внутри мембраны, отлично от изменения конформации, связанного с открытием канала. Неверно было бы, следовательно, говорить об этих зарядах как о некоей "ручке", непосредственно открывающей ворота канала. Перемещение зарядов означает лишь то, что вероятность перехода канала в открытое (или инактивированное) состояние возросла.

Ссылки: