Структура ионных каналов: резюме
Современными методами биохимии, молекулярной и клеточной биологии, электронной микроскопии, электронной и рентгеновской дифракции получена детальная информация о молекулярной организации и структуре каналов и рецепторов. Мы знаем, например, что каналы образованы четырьмя или более субъединицами или доменами, собранными в определенном порядке вокруг центральной поры. Каждая субъединица или домен включает, в свою очередь, от двух до шести трансмембранных участков, объединенных вне- и внутриклеточными петлями . Ансамбль, состоящий из субъединиц, составляет сруктуру, достаточную, чтобы на адекватный сигнал образовать пору, пропускающую ионы. Каналы, являющиеся относительно избирательными, такие как потенциал-зависимые каналы , обычно представляют собой тетрамеры; более крупные и менее избирательные лиганд-актвируемые каналы являются пентамерами. Как продолжение этого принципа наиболее крупные каналы - щелевые контакты - имеют гексамерную структуру ( глава 7 ).
Для некоторых каналов до сих пор остается неясной функциональное предназначение ряда трансмембранных участков субъединиц. Однако имеется несколько примеров, в которых функция отдельных участков достаточно твердо установлена. Например, четко доказано, что М2 участок субъединиц суперсемейства AXP формирует стенку ионной поры и воротный механизм. Рентгеновская дифракция выявила структурную основу ионной избирательности калиевых каналов . Этот результат может быть экстраполирован на другие каналы, имеющие подобные первичные последовательности, такие как потенциал-зависимые каналы , каналы внутреннего выпрямления , каналы, активируемые циклическими нуклеотидами , и каналы, активируемые АТФ . Большинство исследователей считает, что трансмембранные участки каналов представляют собой альфа-спирали . Структурные исследования подтвердили это предположение для KcsA канала , но не для никотинового AXP , у которого М2 сегмент представлен более крупной бета-спиралью .
Внемембранные петли , соединяющие трансмембранные участки, обеспечивают ряд специфических функций, наиболее важной из которых является формирование центров связывания внутриклеточных и внеклеточных лигандов , регулирующих функции канала. Кроме того, накопление ионов во внемембранных устьях канала помогает регулировать ионную избирательность и повышает проводимость канала . Многие детали молекулярного устройства каналов остаются невыясненными, но, вооруженные современными техническими возможностями, мы можем надеяться на быстрый прогресс наших знаний о молекулярной основе функционирования нервной системы.
