Расширены представления о работе калиевых ионных каналов
Расширены представления о работе калиевых ионных каналов
Нейроны передают информацию благодаря работе специальных каналов, которые обеспечивают калиевый ток. Повреждёние калиевых каналов связано с развитием эпилепсии и депрессии. Группа учёных совместно с профессором Хеннингом Стальбергом (Henning Stahlberg), работая в стенах университета Базеля, описала полную 3D-структуру определённого типа ионных каналов - HCN-каналов (HCN - англ. аббр. Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated). Данное открытие позволило учёным установить механизм работы каналов данной группы.
Нейроны проводят важную информацию по организму в форме электрических импульсов. Калиевые каналы - ключевой компонент в цепи передачи электрических импульсов по организму. Они контролируются либо через электрический импульс, либо с помощью сигнальных молекул. Применительно к человеку дисфункция HCN-калиевых каналов связана с развитие неврологических заболеваний, таких как эпилепсия и депрессия. Группа учёных, работавшая под руководством профессора Стальберга, выяснила полную структуру бактериального аналога HCN-калиевых каналов.
[Spoiler (click to open)]
Неизвестный ранее принцип действия
Калиевые каналы встроены в клеточную мембрану. Они формируют пору с фильтром, которая селективно пропускает ток ионов калия и контролируется с помощью сигнальных молекул цАМФ. Ранее предполагалось, что пора может открываться и закрываться, регулируя таким образом ток ионов калия. Авторы проведённого исследования полагают, что механизм работы калиевых каналов иной. Используя технологию кристаллизации и электронную микроскопию, они реконструировали интактную трёхмерную структуру бактериального ионного канала, находящегося в естественной среде в присутствии и отсутствии цАМФ.
Опираясь на анализ данной структуры, учёные вопреки бытующему мнению выяснили, что поровая часть канала остаётся открытой. «Когда сигнальная молекула цАМФ заякоривается на ионном канале, это приводит к перестройке и перемещению белкового остова. Мы думаем, что цАМФ в действительно делает фильтр несколько шире, таким образом контролируя ток ионов калия» - уточняет Юлия Коваль (Julia Kowal, первый автор исследования). Ранее неизвестные структурные особенности ионных каналов для калия позволили учёным взглянуть на функционирование данных образований по-новому.
Механизм пригодный для новых лекарств
Профессор Стальберг хотел бы более тщательно изучить область фильтра с помощью специальной камеры, обладающей предельно высоким разрешением, чтобы получить ответы на оставшиеся вопросы о рассматриваемом механизме. Каналы для ионов калия так же известны как «пейсмейкерные каналы». Они помогают генерировать ритм сердца, а так же периодическую возбудимость нейронов. Глубокое понимание механизма действия калиевых ионных каналов - это базис для создания лекарственных средств для борьбы с эпилепсией и сердечной аритмией.
Более подробное описание результатов проведённого исследования можно найти на страницах Nature Communications.
http://unibas.ch/index.cfm?uuid=33B79EA594F0A4E41C345B73B49EA804&type=search&show_long=1&o_lang_id=2
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140128094533.htm