Механочувствительные каналы
Тип мембранных белков

Механочувствительные каналы ( MSC ), механочувствительные ионные каналы или ионные каналы с регулировкой растяжения — это мембранные белки, способные реагировать на механическое напряжение в широком динамическом диапазоне внешних механических стимулов . [1] [2] [3] [4] Они присутствуют в мембранах организмов из трех доменов жизни: бактерий, архей и эукариот. [5] Они являются сенсорами для ряда систем, включая чувства осязания, слуха и равновесия, а также участвуют в сердечно-сосудистой регуляции и осмотическом гомеостазе (например, жажде). Каналы различаются по селективности для проникающих ионов от неселективных между анионами и катионами у бактерий до катионселективных, позволяющих проходить Ca 2+ , K + и Na + у эукариот, и высокоселективных каналов K + у бактерий и эукариот .

Все организмы и, по-видимому, все типы клеток чувствуют и реагируют на механические стимулы. [6] МСК функционируют как механотрансдьюсеры, способные генерировать как электрические, так и ионные сигналы потока в ответ на внешние или внутренние [7] стимулы. [8] При экстремальном тургоре у бактерий неселективные МСК, такие как МСКЛ и МСКС, служат предохранительными клапанами для предотвращения лизиса. В специализированных клетках высших организмов другие типы МСК, вероятно, являются основой чувств слуха и осязания и ощущают стресс, необходимый для мышечной координации. Однако ни один из этих каналов не был клонирован. МСК также позволяют растениям отличать верх от низа, ощущая силу тяжести. МСК не чувствительны к давлению, но чувствительны к локальному стрессу, скорее всего, к напряжению в окружающем липидном бислое. [9]

История

Механочувствительные каналы были обнаружены в 1983 году в скелетных мышцах эмбрионов цыплят [10] Фалгуни Гухараем и Фредериком Саксом . [11] Они также были обнаружены (опубл. 1986) в ооцитах Xenopus, [12] и часто изучаются с тех пор. [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21 ] [ 22] [23] С тех пор МСК были обнаружены в клетках от бактерий до человека: [24] теперь известно, что они присутствуют во всех трех доменах жизни (археи, бактерии и эукариоты, включая растения и грибы). [25] За десятилетия, прошедшие с момента открытия МС, понимание их структуры и функции значительно возросло, и несколько из них были клонированы. В частности, клонированные эукариотические механочувствительные каналы включают селективные для K + каналы домена 2P [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] и недавно клонированное катион-селективное семейство PIEZO ( PIEZO1 и PIEZO2 ). [40] [41] [42] [43] [44] [45]

Классификация

МСК можно классифицировать по типу ионов, для которых они проницаемы:

  • Катион-селективные МСК : как следует из названия, они проявляют селективную проницаемость для положительных ионов, причем наиболее селективными являются каналы для K + . Наиболее распространенные эукариотические МСК являются катион-селективными, пропускающими Na + , K + и Ca 2+ , но не Mg 2+ . Они имеют диапазон проводимости одного канала (25-35 пСм) и блокируются трехвалентным ионом гадолиния. К + -селективные МСК, такие как TREK-1, не блокируются Gd 3+ . [46]
  • Анионные каналы: они демонстрируют значительную проницаемость для отрицательных ионов и не являются преобладающими в качестве катионных МС. Они имеют большой диапазон проводимости (> 300 пСм).
  • Неселективные ионные каналы: как следует из названия, они не различают положительные и отрицательные каналы, они более характерны для архей и бактерий, но редко встречаются у эукариот . [47]

В широком смысле большинство МСК можно классифицировать как липид-зависимые каналы .

Функции

Чтобы белок считался механочувствительным, он должен реагировать на механическую деформацию мембраны. Механические деформации могут включать изменения в натяжении, толщине или кривизне мембраны. Механочувствительные каналы реагируют на натяжение мембраны, изменяя свою конформацию между открытым и закрытым состоянием. [48] [49] Один тип механически чувствительных ионных каналов активирует специализированные сенсорные клетки, такие как кохлеарные волосковые клетки и некоторые сенсорные нейроны , в ответ на силы, приложенные к белкам. [50] [51]

Активируемые растяжением ионные каналы необходимы для первоначального формирования потенциала действия от механического стимула, например, механорецепторами вибрисс ( усов) некоторых животных, таких как грызуны .

Афферентные нервные волокна, отвечающие за обнаружение сенсорных стимулов и обратную связь, особенно чувствительны к стимуляции. Это происходит из-за специализированных механорецепторных клеток, которые накладываются на афферентные нервные волокна. Активируемые растяжением ионные каналы расположены на этих механорецепторных клетках и служат для снижения порога потенциала действия, тем самым делая афферентные нервы более чувствительными к стимуляции. Афферентные нервные окончания без механорецепторных клеток называются свободными нервными окончаниями. Они менее чувствительны, чем инкапсулированные афферентные волокна, и, как правило, функционируют при восприятии боли. [52]

Активируемые растяжением ионные каналы отвечают за многие функции организма млекопитающих. В коже они отвечают за восприятие вибрации, давления, растяжения, прикосновения и легкого прикосновения. [53] [54] Они выражаются в сенсорных модальностях, включая вкус, слух, обоняние, ощущение тепла, контроль громкости и зрение. [55] [56] [57] Они также могут регулировать внутренние функции нашего тела, включая, помимо прочего, осмотическое давление в клетках, кровяное давление в венах и артериях, мочеиспускание и электрофизиологию сердца [58] [59] и сократимость . [55] [57] В дополнение к этим функциям, активируемые растяжением ионные каналы также связаны с равновесием и проприоцептивным ощущением . [55]

Каналы, которые традиционно были известны как просто «потенциал-» или «лиганд-управляемые», также оказались механически чувствительными. Каналы проявляют механическую чувствительность как общее свойство. Однако механическое напряжение влияет на различные типы каналов по-разному. Каналы, управляемые напряжением и лигандом, могут быть слегка изменены механической стимуляцией, что может немного изменить их восприимчивость или проницаемость , но они по-прежнему реагируют в первую очередь на напряжение или лиганды соответственно. [60]

Примеры

Различные семейства ионных каналов, активируемых растяжением, отвечают за различные функции в организме. Семейство DEG/ENaC состоит из двух подгрупп: подсемейство ENaC регулирует реабсорбцию Na+ в эпителии почек и легких; подсемейство ASIC участвует в формировании страха , формировании памяти и ощущении боли . [61] Суперсемейство каналов TRP обнаружено в сенсорных рецепторных клетках, которые участвуют в ощущении тепла, вкуса, обоняния, осязания, а также осмотической и объемной регуляции. [56] Каналы MscM, MscS и MscL (механочувствительные каналы мини-, малой и большой проводимости) регулируют осмотическое давление в клетках, высвобождая внутриклеточную жидкость, когда они становятся слишком растянутыми. [55] В организме была описана возможная роль в развитии миобластов . [62] Кроме того, механически управляемые ионные каналы также обнаружены в стереоцилиях внутреннего уха. Звуковые волны способны изгибать стереоцилии и открывать ионные каналы, что приводит к созданию нервных импульсов. [63] Эти каналы также играют роль в восприятии вибрации и давления посредством активации телец Пачини в коже. [64]

Механизмы трансдукции

Существует два различных типа каналов, активируемых растяжением, между которыми важно проводить различие: механически управляемые каналы, на которые непосредственно влияют механические деформации мембраны, и механически чувствительные каналы, которые открываются вторичными посредниками, высвобождаемыми из истинного механически управляемого канала. [53]

Механические деформации в клеточной мембране могут увеличить вероятность открытия каналов. Белки внеклеточного матрикса и цитоскелета привязаны к вне- и внутрицитоплазматическим доменам, соответственно, ионных каналов, активируемых растяжением. Натяжение этих механосенсорных белков заставляет эти белки действовать как сигнальный промежуточный продукт, что приводит к открытию ионного канала. [53] Было обнаружено , что все известные ионные каналы, активируемые растяжением, в прокариотических клетках открываются путем прямой деформации липидной двухслойной мембраны. [55] Каналы, которые, как было показано, используют исключительно этот механизм пропускания, — это каналы TREK-1 и TRAAK . В исследованиях с использованием волосковых клеток млекопитающих механизм, который тянет белки, привязанные из внутри- и внецитоплазматического домена канала к цитоскелету и внеклеточному матриксу, соответственно, является наиболее вероятной моделью для открытия ионного канала. [55]

Механическая деформация клеточной мембраны может быть достигнута рядом экспериментальных вмешательств, включая магнитное приведение в действие наночастиц. Примером этого является контроль притока кальция в аксоны и бутоны в нейронных сетях. [65] Обратите внимание, что это не является признаком «магнитной стимуляции» механочувствительных каналов.

  • Прокариотическая модель. Канал открывается в ответ на деформацию мембраны (зеленые стрелки). Адаптировано из Lumpkin et al.[66]
    Прокариотическая модель. Канал открывается в ответ на деформацию мембраны (зеленые стрелки). Адаптировано из Lumpkin et al. [66]
  • Модель волосковой клетки млекопитающих. Канал открывается через связи в ответ на нарушение либо внеклеточного матрикса, либо цитоскелета. Рисунок адаптирован из Lumpkin et al.[66]
    Модель волосковой клетки млекопитающих. Канал открывается через связи в ответ на нарушение либо внеклеточного матрикса, либо цитоскелета. Рисунок адаптирован из Lumpkin et al. [66]

Механизм литникового затвора

Хотя МС различаются по многим аспектам, структурам и функциям, все МС, изученные на сегодняшний день, имеют важную особенность: в процессе, называемом гейтингом , все они открываются порообразно, когда белковые каналы активируются механическим стимулом. В настоящее время существуют две модели процесса гейтинга, которые объясняют, как открываются активируемые мембраной ионные каналы.

Механизм ворот MS. Модель активации растяжения, напряжение в липидном бислое запускает конформационные изменения, которые открывают канал. Рисунок адаптирован из Lumpkin et al. [67]

Липидный бислой Модель натяжения или растяжения : [68] В этой модели натяжение в липидном бислое вызывает конформационные изменения, что приводит к открытию каналов. Натяжение, воспринимаемое белком, исходит от липидов. Было показано, что профиль натяжения/растяжения в липидном бислое возникает из-за кривизны мембраны и гидрофобного несоответствия бислоя и белка. [69]

Механизм ворот МСК: модель пружинного троса - тросы прикреплены к белкам канала и соединены с цитоскелетом. Тросы действуют как пружинные механизмы затвора. Рисунок адаптирован из Lumpkin et al. [67]

Модель пружинного троса : в этой модели пружинный трос прикрепляется непосредственно к каналу MS и может присутствовать либо в цитоскелете, либо во внеклеточном матриксе, связывая эти элементы вместе. Когда внешние стимулы отклоняют трос, смещение открывает канал. [67] Было показано, что этот конкретный механизм отвечает за запирание волосковых клеток, которые отвечают за слух у позвоночных. [70]

Бактериальные МСК

Бактериальные каналы MS были впервые обнаружены в экспериментах с пэтч-клампом на E. coli. [71] Они были классифицированы на основе их проводимости как мини (MscM), малые (MscS) и большие большие (MscL ) . Эти каналы функционируют в тандемном режиме и отвечают за регуляцию тургора у бактерий; когда активируются изменениями осмотического давления. MscM активируется первым при очень низком давлении, затем MscS, и, наконец, MscL является последним шансом на выживание во время осмотического шока. Их задача была продемонстрирована, когда бактерии, у которых отсутствовали как MscS, так и MscL, были лизированы после воздействия осмотических шоков. [72]

MscS : Малопроводящий механочувствительный канал .

Закрытая структура MscS

Основная проводимость составляет 1 нСм в буферном растворе. Канальные белки были обнаружены в грамположительных и грамотрицательных бактериях, археях и растениях. Канал MscS был обнаружен после исследований в сферопластах E. coli . [69] Идентификация семейства генов, необходимого для MS с небольшой проводимостью, была проведена в виде двух различных каналов. YggB, кодирующий MscS, и KefA, кодирующий MscK в E. coli, дополнительно подтверждают его роль в осмотической регуляции. Исследования мутагенеза показали, что при удалении обоих генов YggB и KefA MscS утратил свою функцию, но сохранил MscL и MscM, но мутанты с дефицитом YggB и MscL показали, что функция этих каналов заключается в открытии в ответ на диапазон давления прямо перед разрывом клетки. [73]

Трехмерная структура этого канала в закрытом состоянии была выяснена после кристаллографического исследования Басса и др. [74], которое показало, что при разрешении 3,9 Å этот белок массой 31 кДа является гомогептамером, образующим канал диаметром 80 Å и длиной 120 Å, каждая субъединица содержит три трансмембранных домена (TM1, TM2 и TM3) с N-концом, обращенным к периплазме , и C-концом, встроенным в цитоплазму . TM3 высококонсервативный в семействе MscS, и считается, что он играет важную роль в прокариотическом воротном механизме MS. [75] MscS представляет собой небольшой белок, состоящий из 286 аминокислотных остатков, активируемых как натяжением в липидном бислое, так и напряжением; в 2002 году Васкес и др. [76] подробно описали этот процесс и показали, что во время перехода из закрытого состояния в открытое состояние TM1 наклоняется и вращается, заставляя TM2 подвергаться воздействию мембраны, а спирали TM3 расширяются, наклоняются и вращаются. Во время перестройки ограниченная часть поры была измерена как 11 Å, и молекулы воды были более доступны для TM3. Два трансмембранных домена находятся в постоянном контакте с липидным бислоем и считаются датчиком натяжения в липидном бислое, а также датчиком напряжения из-за трех остатков аргинина, присутствующих в этих доменах. [77]

Хотя MscS активируется напряжением, было показано, что самого напряжения недостаточно для открытия канала, таким образом, функционируя в кооперативном режиме с каналом. Чем больше положительное напряжение, тем выше вероятность открытия канала, пока давление выше порогового значения все еще применяется в системе; производительность этого канала при более высоком напряжении не была полностью изучена. MscS имеет небольшое сродство к отрицательным ионам, включая Cl- и глутамат. [78]

MscL: Механочувствительный канал с большой проводимостью .

Закрытая структура MscL

У бактерий MscL был первым клонированным и секвенированным каналом MS, и на сегодняшний день является одним из наиболее изученных каналов. Ген, кодирующий белок MscL, — trkA, он расположен во внутренней мембране E. coli . Масса белка составляет 17 кДа, он состоит из 136 аминокислот; в основном гидрофобные остатки, образующие два гидрофобных сегмента, однако молекулярная масса функционального канала, как предполагается, составляет 60–70 кДа на основе экспериментов по гель-фильтрации, что предполагает олигомеризацию. Общей чертой этого канала является отсутствие остатков цистеина. [79]

В 1998 году гомолог MscL из mycobacterium tuberculosis Tb-MscL был выявлен в закрытом состоянии с помощью рентгеновской кристаллографии с разрешением 3,5 Å. Белок представляет собой гомопентамер, состоящий в основном из спиральных областей транс-ориентации спиралей по отношению к бислою, с двумя доменами: цитоплазматическим и трансмембранным. Канал имеет длину 85 Å, 35 Å и 50 Å для цитоплазматического трансмембранного домена соответственно и 50 Å в диаметре. Спирали пересекают мембрану дважды как с C-конца, так и с N-конца, таким образом, имея два трансмембранных домена TM1 и TM2, причем TM1 является наиболее консервативной областью среди белков MscL, особенно в N-концевой области. [80] Он расположен в цитоплазме и образует α-гидрофобную спираль, называемую S1; область между трансмембранными доменами образует петлю, которая разделена на две области: S2 — богатая глицином-пролином область и S3 — короткий спиральный участок. [81] Вторичная структура белка устойчива к термической денатурации даже в присутствии SDS. [82]

Во время активации прокариотического MscL натяжением в липидном бислое было определено промежуточное состояние. Сегменты S1 образуют пучок, когда структура находится в закрытом состоянии, и сшивание сегментов S1 предотвращает открытие канала. Когда к мембране прикладывается натяжение, трансмембранная бочкообразная структура расширяется и растягивает область S1-TM1, позволяя каналу открыться. [83] Размер поры в открытом состоянии составляет приблизительно 25Å. Переход из закрытого в промежуточное состояние сопровождается небольшими перемещениями TM1; дальнейшие переходы в открытое состояние характеризуются большими перестройками как в TM1, так и в TM2. [84]

Роль липидного бислоя при рассеянном склерозе

Липидный бислой является важной структурой во всех живых клетках; он имеет много функций, таких как разделение отсеков и передача сигналов среди других. В случае прокариотических белковых каналов MscS и MscL оба управляются натяжением в липидном бислое, что предполагает важную роль в таких сложных структурах.

Напряжение в мембранном бислое было тщательно изучено, простые внутренние свойства липидов могут объяснить вклады в свободную энергию открытого, промежуточного и закрытого состояния каналов MS. Бислой обладает различными свойствами, которые позволяют ему передавать напряжение и предотвращать исчерпывающие деформации, первое из них - это "текучесть липидного бислоя в плоскости", что означает, что любое напряжение в плоскости в липидном бислое ощущается однородно при отсутствии взаимодействий цитоскелета. Молекулы липидов имеют определенные пространства между собой, которые предотвращают изменения в липидном бислое. [85]

Вклад деформации мембраны в гейтирование каналов MS можно разделить на два типа: деформация плоскости бислоя и деформация толщины бислоя. Также во время любого процесса, включающего изменения в структуре, свободная энергия самого процесса также является важным фактором. Во время гейтирования основными процессами, которые учитывают это событие, являются: гидрофобное несоответствие и кривизна мембраны. Было подсчитано, что свободная энергия натяжения в липидном бислое аналогична энергии, необходимой для гейтирования каналов. [86]

Другое исследование показало, что длина гидрофобного хвоста влияет на его функционирование, а также на поддержку различных состояний, фосфатидилхолин (PC) 18 лучше стабилизирует открытое состояние канала MscL, PC 14 стабилизирует промежуточное состояние, а смесь PC 18 и лизофосфатидилхолина (LPC) стабилизирует закрытое состояние, [84] предполагая, что толщина бислоя (для длин углеродного хвоста 16, 18 и 20) влияет на функцию канала. В заключение следует отметить, что энергия из окружающей среды мембраны играет важную роль в общей энергии управления каналом.

Эукариоты

У эукариот двумя наиболее известными механочувствительными ионными каналами являются калиевые каналы TREK-1 и TRAAK , оба из которых обнаружены в нейронах млекопитающих .

Недавно было клонировано новое семейство механочувствительных ионных каналов с двумя представителями млекопитающих, PIEZO1 и PIEZO2 . [87] Оба эти канала экспрессируются в легких и мочевом пузыре, органах с важными механосенсорными функциями. Piezo1 также экспрессируется в коже и в эритроцитах, а мутации, связанные с усилением его функций, вызывают наследственный ксероцитоз. [88] Piezo2 экспрессируется в сенсорных нейронах заднего корешка и тройничного ганглия, что указывает на то, что он может играть роль в тактильной чувствительности. Мутации в piezo2 связаны с заболеванием человека, называемым дистальным артрогрипозом. [89]

Физиологическая роль РС

Каналы MS повсеместно экспрессируются в мембране прокариот, что предполагает их значимость. У бактерий и архей функция этих каналов сохраняется, и было показано, что они играют роль в регуляции тургора. У эукариот каналы MS участвуют во всех пяти чувствах. Основное семейство — TRP, и одним из хороших примеров являются волосковые клетки, участвующие в процессе слуха. Когда волна звука отклоняет стереоцилии, канал открывается. Это пример механизма ворот пружинного типа Tether. Недавние исследования выявили новую роль механочувствительных путей, в которых наивные мезенхимальные стволовые клетки привязываются к определенной линии на основе эластичности окружающего их матрикса. [90]

Некоторые каналы MS, которые были клонированы и охарактеризованы. Данные адаптированы из Martinac, 2001 [91]
КаналИсточникМеханизм литникового затвораФизиологическая роль
МскЛБактерииЛипидный бислойРегуляция тургора и рост клеток
МскСБактерииЛипидный бислойРегуляция тургора и рост клеток
MscMJАрхеиЛипидный бислойрегуляция тургора
МЭК4C. elegansПривязьТрогать
ТРПЙГрибыДвуслойныйрегуляция тургора
ТРЕК-1МлекопитающиеДвуслойныйМембранный потенциал покоя

MS также были предложены в качестве потенциальной мишени для антибиотиков; обоснованием этой идеи является то, что как McsS, так и MscL высококонсервативны среди прокариот, но их гомологи не были обнаружены у животных [92], что делает их исключительным потенциалом для дальнейших исследований.

В нейронах млекопитающих открытие ионных каналов деполяризует афферентный нейрон, производя потенциал действия с достаточной деполяризацией. [52] Каналы открываются в ответ на два различных механизма: прокариотическая модель и модель волосковых клеток млекопитающих. [55] [56] Было показано, что активируемые растяжением ионные каналы обнаруживают вибрацию, давление, растяжение, прикосновение, звуки, вкусы, запах, тепло, объем и зрение. [53] [54] [57] Активируемые растяжением ионные каналы были разделены на три отдельных «суперсемейства»: семейство ENaC/DEG, семейство TRP и селективное семейство K1. Эти каналы участвуют в таких функциях организма, как регуляция артериального давления . [60] Было показано, что они связаны со многими сердечно-сосудистыми заболеваниями. [56] Каналы, активируемые растяжением, были впервые обнаружены в скелетных мышцах цыплят Фалгуни Гухараем и Фредериком Саксом в 1983 году, а результаты были опубликованы в 1984 году. [93] С тех пор каналы, активируемые растяжением, были обнаружены в клетках от бактерий до человека, а также растений.

Открытие этих каналов играет центральную роль в реакции нейрона на давление, часто осмотическое давление и кровяное давление, для регулирования ионного потока во внутренней среде. [55]

Методы, используемые для изучения рассеянного склероза

Вот краткий список наиболее часто используемых методов для изучения свойств, функций, механизмов и других особенностей этих каналов:

  • Патч-кламп: регистрация одиночной клетки.
  • ЭПР
  • Моделирование молекулярной динамики: определение атомных флуктуаций системы.
  • Атомно-силовая микроскопия: механические силы мембраны.
  • Микропипеточная аспирация: давление на клетки.
  • 3D-симуляции
Конечно-элементная модель MscL, бактериального канала. Эта фигура похожа на ту, что у Танга и др. [94]
  • Мутагенез

В ходе экспериментов, проведенных на цитоскелете и внецитоплазматической матрице ионных каналов, активируемых растяжением, было показано, что эти структуры играют важную роль в механотрансдукции. [53] В одном из таких экспериментов на клетках взрослого сердца были сделаны записи всей клетки, сжимаемой двумя пипетками с частотой 1 Гц/1 мкм. Это сжатие не производило тока до тех пор, пока через пять минут не наблюдалась большая деполяризация. После этого клетка становилась чрезвычайно чувствительной к каждому сжатию и постепенно снижала чувствительность в течение следующих нескольких минут. [60] Исследователи выдвинули гипотезу, что изначально цитоскелет буферизировал механическую деформацию сжатия из канала. Деполяризация через пять минут была разрывом цитоскелета, который впоследствии заставил канал почувствовать механические деформации и, таким образом, отреагировать на стимулы. Исследователи полагают, что в течение нескольких минут, когда канал восстанавливался, цитоскелет должен был восстанавливаться и заново адаптироваться к стимулам сжатия. [60]

Структура

Суперсемейство ENaC/DEG

ASIC

Существует шесть известных субъединиц ASIC , ASIC1a, ASIC1b, ASIC2a, ASIC2b, ASIC3 и ASIC4, которые имеют два трансмембранных домена, внеклеточные и внутриклеточные петли, а также концы C и N. Эти субъединицы ASIC, вероятно, образуют тетрамеры с различной кинетикой, чувствительностью к pH, распределением в тканях и фармакологическими свойствами. [53]

Суперсемейство TRP

В суперсемействе TRP существует семь подсемейств : TRPC (канонический), TRPV (ваниллоид), TRPM (меластатин), TRPP (полицистин), TRPML (муколипин), TRPA (анкирин) и TRPN (подобный NOMPC). [53] Белки TRP обычно состоят из шести трансмембранных доменов, S1, S2, S3, S4, S5 и S6, с порой между S5 и S6. Они содержат внутриклеточные N и C концы, которые образуют тетрамеры [61] и различаются по длине и домену. [53] Внутри канала находятся анкирины , которые являются структурными белками, которые опосредуют белок-белковые взаимодействия и, как полагают, вносят вклад в модель троса открытия канала, активируемого растяжением. NOMPC, идентифицированный в механотрансдукции D. melanogaster и являющийся членом подсемейства TRPN, содержит относительно большое количество анкиринов. [55]

K1-селективное суперсемейство

Каналы K2P состоят из шести подсемейств и содержат четыре трансмембранных домена, которые образуют две поры между доменами 1–2 и 3–4. Каналы K2P также содержат короткий N-концевой домен и C-концевой домен, который варьируется по длине. Также имеется большая внеклеточная линкерная область между доменом 1 и первой порой, образованной между доменами 1–2. [53]

Примеры

Каналы TRP, как правило, неселективны, хотя некоторые из них селективны для ионов кальция или гидратированного магния и состоят из интегральных мембранных белков . Хотя многие каналы TRP активируются изменением напряжения, связыванием лиганда или изменением температуры, [53] было высказано предположение, что некоторые каналы TRP участвуют в механотрансдукции. [56] Некоторые примеры включают TRPV4 , который опосредует механическую нагрузку в различных тканях, включая печень, сердце, легкие, трахею, яички, селезенку, слюнные железы, улитку и эндотелиальные клетки сосудов, [56] а также TRPC1 и TRPC6 , которые участвуют в мышечной механосенсорике. TRPC1 экспрессируется в миоцитах сердца, артерий и скелетных мышц. TRPC1 широко рассматривается как неселективный «управляемый хранилищем ионный канал» (SOC), участвующий в притоке кальция после истощения кальция в эндоплазматическом ретикулуме клетки. [95] TRPC6 представляет собой проницаемый для кальция неселективный катионный канал, экспрессируемый в сердечно-сосудистой системе. TRPC6 потенциально является датчиком механически и осмотически вызванного растяжения мембраны и, возможно, напрямую управляется натяжением мембраны. [95] Другие примеры включают TREK-1 и TRAAK , которые обнаружены в нейронах млекопитающих и классифицируются как калиевые каналы в классе доменов тандемных пор [96] [97] и «MID-1» (также известный как «MCLC» или CLCC1 .) [98] [99]

Шесть подсемейств каналов K2P регулируются различными физическими, клеточными и фармакологическими стимуляторами, включая растяжение мембраны, тепло, изменение pH, поток кальция и протеинкиназы. [53]

Клиническая значимость

Активируемые растяжением ионные каналы выполняют важные функции во многих различных областях нашего тела. Артерии с миогенным сопротивлением сужению, зависящим от давления, требуют этих каналов для регуляции в гладких мышцах артерий. [54] Было обнаружено, что они используются для измерения объема у животных и регуляции артериального давления . [60] Было показано, что бактерии снимают гидростатическое давление через каналы MscL и MscS. [60]

Патологии, связанные с ионными каналами, активируемыми растяжением

Активируемые растяжением ионные каналы были связаны с основными патологиями. Некоторые из этих патологий включают сердечную аритмию (например, мерцательную аритмию ), [60] гипертрофию сердца , мышечную дистрофию Дюшенна , [54] и другие сердечно-сосудистые заболевания . [56]

Блокирование ионных каналов, активируемых растяжением

Было показано, что гадолиний (Gd 3+ ) и другие лантаноиды блокируют функцию ионных каналов, активируемых растяжением. Пептидный токсин, выделенный из чилийского розового тарантула ( Grammostola rosea , синоним G. spatulata ), механотоксин 4 (GsMTx4), как было показано, ингибирует эти каналы с внеклеточной стороны, но он не ингибирует все ионные каналы, активируемые растяжением, и, в частности, не оказывает влияния на каналы 2p. [60]

Список заболеваний, связанных с механочувствительными каналами

  • Поликистоз почек.
  • Мерцательная аритмия

Нарушения в работе каналов МС могут вызвать: [25]

  • Нейрональные заболевания
  • Мышечная дегенерация.
  • Сердечные аритмии
  • Гипертония.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Сухарев, С.; Сакс, Ф. (2012). «Преобразование молекулярной силы ионными каналами: разнообразие и унифицированные принципы». J. Cell Sci . 125 (13): 1– 9. doi :10.1242/jcs.092353. PMC  3434843. PMID  22797911 .
  2. ^ Готлиб, П.; Сакс, Ф. (2012). «Ощущение растяжения». Nature . 483 (7388): 163– 164. Bibcode :2012Natur.483..163G. doi :10.1038/483163a. ​​PMC 4090763 . PMID  22398551. 
  3. ^ Сакс, Ф. (2010). «Растягивающиеся активируемые ионные каналы; что они такое». Физиология . 25 (1): 50–56 . doi :10.1152/physiol.00042.2009. PMC 2924431. PMID  20134028 . 
  4. ^ Боуман, Чарльз Л.; Готтлиб, ПА; Сухина, ТМ; Мерфи, ЮК; Сакс, Ф. (2007). «Механочувствительные ионные каналы и пептидный ингибитор GsMTx-4: история, свойства, механизмы и фармакология». Toxicon . 49 (2): 249– 270. Bibcode :2007Txcn...49..249B. doi :10.1016/j.toxicon.2006.09.030. PMC 1852511 . PMID  17157345. 
  5. ^ Pivetti CD, Yen MR, Miller S, Busch W, Tseng YH, Booth IR, Saier MH (март 2003 г.). «Два семейства механочувствительных канальных белков». Microbiol. Mol. Biol. Rev. 67 ( 1): 66– 85, оглавление. doi :10.1128/MMBR.67.1.66-85.2003. PMC 150521 . PMID  12626684. 
  6. ^ Кунг, К. (2005). «Возможный объединяющий принцип механосенсорики». Nature . 436 (7051): 647– 54. Bibcode :2005Natur.436..647K. doi :10.1038/nature03896. PMID  16079835. S2CID  4374012.
  7. ^ Сухина, Т.; Сакс, Ф. (2007). «Механические и электрические свойства мембран из дистрофических и нормальных мышц мыши». J. Physiol . 581 (Pt 1): 369–387 . doi :10.1113/jphysiol.2006.125021. PMC 2075208. PMID  17255168 . 
  8. ^ Хакни, CM; Фернесс, DN (1995). «Механотрансдукция в волосковых клетках позвоночных: структура и функция стереоцилиарного пучка». Am J Physiol . 268 (1 Pt 1): C1–138. doi :10.1152/ajpcell.1995.268.1.C1. PMID  7840137.
  9. ^ Маркин, ВС; Сакс, Ф. (2004). «Термодинамика механочувствительности». Физическая биология . 1 (2): 110– 124. Bibcode :2004PhBio...1..110M. doi :10.1088/1478-3967/1/2/007. PMID  16204828. S2CID  24625029.
  10. ^ Guharay, F.; Sachs, F. (июль 1984). «Токи одиночных ионных каналов, активируемых растяжением, в культивируемых тканях эмбриональных скелетных мышц цыплят». J. Physiol . 352 : 685–701 . doi :10.1113/jphysiol.1984.sp015317. PMC 1193237. PMID  6086918 . 
  11. ^ Guharay, F.; Sachs, F. (1985 ) . «Ионные каналы механотрансдуктора в скелетных мышцах цыплят: эффекты внеклеточного pH». Journal of Physiology . 353 : 119– 134. doi : 10.1113/jphysiol.1985.sp015699. PMC 1192918. PMID  2410605. 
  12. ^ Methfessel, C.; et al. (1986). «Измерения методом патч-кламп на ооцитах Xenopus laevis: токи через эндогенные каналы и имплантированные ацетилхолиновые рецепторы и натриевые каналы». Архив Pflügers: European Journal of Physiology . 407 (6): 577– 588. doi : 10.1007/BF00582635. PMID  2432468. S2CID  25200620.
  13. ^ Чжан, И.; Гао, Ф.; Попов, В. Л.; Вэнь, Дж. В.; Хэмилл, ОП (2000). «Механически управляемая активность каналов в пузырьках и везикулах плазматической мембраны с дефицитом цитоскелета из ооцитов Xenopus». Журнал физиологии . Часть 1. 523 (Часть 1): 117– 130. doi :10.1111/j.1469-7793.2000.t01-1-00117.x. PMC 2269789. PMID 10673548  . 
  14. ^ Чжан, И.; Хэмилл, О.П. (2000). «Кальций-, вольтаж- и осмотический стресс-чувствительные токи в ооцитах Xenopus и их связь с одиночными механически управляемыми каналами». Журнал физиологии . 523 (Pt 1): 83–99 . doi :10.1111/j.1469-7793.2000.t01-2-00083.x. PMC 2269778. PMID  10673546 . 
  15. ^ Чжан, И.; Хэмилл, О.П. (2000). «О несоответствии между механочувствительностью целых клеток и мембранных участков в ооцитах Xenopus». Журнал физиологии . 523 (Pt 1): 101– 115. doi :10.1111/j.1469-7793.2000.00101.x. PMC 2269787. PMID  10673547 . 
  16. ^ Hamill OP, McBride DW (1997). «Механогированные каналы в ооцитах Xenopus: различные режимы гейтинга позволяют каналу переключаться с фазового на тонический механотрансдуктор». Biological Bulletin . 192 (1): 121– 122. doi :10.2307/1542583. JSTOR  1542583. PMID  9057280.
  17. ^ Хэмилл, ОП; МакБрайд, ДВДж (1996). "Взаимодействие мембранного напряжения и натяжения при регуляции механоуправляемого катионного канала в ооцитах шпорцевой лягушки". Biophysical Journal . 70 (2): A339 – A359 . Bibcode :1996BpJ....70..339.. doi :10.1016/S0006-3495(96)79669-8. PMC 1225030 .  
  18. ^ Уилкинсон, NC; Макбрайд, DW; Хэмилл, OP (1996). «Тестирование предполагаемой роли механоуправляемого канала в тестировании созревания ооцитов Xenopus, оплодотворения и развития головастика». Biophysical Journal . 70 (1): 349– 357. Bibcode : 1996BpJ....70..349Z. doi : 10.1016/S0006-3495(96)79576-0. PMC 1224933. PMID  8770211 . 
  19. ^ Лейн, Дж. В.; Макбрайд, Д. В. младший; Хэмилл, ОП (1993). «Ионные эффекты на амилоридный блок механочувствительного канала в ооцитах Xenopus». British Journal of Pharmacology . 108 (1): 116– 119. doi : 10.1111 /j.1476-5381.1993.tb13449.x. PMC 1907719. PMID  7679024. 
  20. ^ Хэмилл, ОП; Макбрайд, Д.В. младший (1992). «Быстрая адаптация отдельных механочувствительных каналов в ооцитах Xenopus». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 89 (16): 7462– 7466. Bibcode : 1992PNAS...89.7462H. doi : 10.1073/pnas.89.16.7462 . PMC 49730. PMID  1380158 . 
  21. ^ Лейн, Дж. В.; Макбрайд, Д. В. младший; Хэмилл, ОП (1992). «Структурно-активностные связи амилорида и его аналогов при блокировании механочувствительного канала в ооцитах Xenopus». British Journal of Pharmacology . 106 (2): 283– 286. doi :10.1111/j.1476-5381.1992.tb14329.x. PMC 1907505. PMID 1382778  . 
  22. ^ Макбрайд, Д. В. младший; Хэмилл, О. П. (1992). «Pressure-clamp: метод быстрого пошагового возмущения механочувствительных каналов. Pflügers Archiv». European Journal of Physiology . 421 (6): 606– 612. doi :10.1007/BF00375058. PMID  1279516. S2CID  27707723.
  23. ^ Лейн, Дж. В.; Макбрайд, Д.; Хэмилл, О. П. (1991). «Амилоридная блокировка механочувствительного катионного канала в ооцитах Xenopus». Журнал физиологии . 441 : 347–366 . doi :10.1113/jphysiol.1991.sp018755. PMC 1180202. PMID  1816379 . 
  24. ^ Сакс, Ф.; Моррис, К. Э. (1998). «Механочувствительные ионные каналы в неспециализированных клетках». Обзоры физиологии, биохимии и фармакологии . 132 : 1–77 . doi :10.1007/BFb0004985. ISBN 978-3-540-63492-8. PMID  9558913.
  25. ^ ab "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2012-03-17 . Получено 2012-08-07 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
  26. ^ Пейроннет, Р. и др. Механопротекция полицистинов против апоптоза опосредована открытием каналов K2P, активируемых растяжением. Cell Reports 1 (в печати), 241-250 (2012)
  27. ^ Chemin, J.; Patel, AJ; Duprat, F; Sachs, F; Lazdunski, M; Honore, E (2007). «Повышение и понижение регуляции механозависимого канала K-2P TREK-1 с помощью PIP2 и других мембранных фосфолипидов». Архив Pflügers: European Journal of Physiology . 455 (1): 97– 103. doi :10.1007/s00424-007-0250-2. PMID  17384962. S2CID  37929097.
  28. ^ Honore, E. (2007). «Нейрональные фоновые каналы K2P: фокус на TREK1». Nature Reviews Neuroscience . 8 (4): 251– 261. doi :10.1038/nrn2117. PMID  17375039. S2CID  21421846.
  29. ^ Chemin, J. et al. в Механочувствительные ионные каналы, Pt B Vol. 59 Current Topics in Membranes (ред. OP Hamill) Ch. 7, 155-170 (Academic Press, 2007).>
  30. ^ Honore, E.; Patel, AJ; Chemin, J.; Suchyna, T.; Sachs, F. (2006). «Десенсибилизация механоуправляемых каналов K-2P». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (18): 6859– 6864. Bibcode : 2006PNAS..103.6859H. doi : 10.1073/pnas.0600463103 . PMC 1458984. PMID  16636285 . 
  31. ^ Chemin, J.; Patel, A; Duprat, F; Zanzouri, M; Lazdunski, M; Honoré, E (2005). «Каналы K+, управляемые лизофосфатидной кислотой». Журнал биологической химии . 280 (6): 4415– 4421. doi : 10.1074/jbc.M408246200 . PMC 3764821. PMID  15572365 . 
  32. ^ Lauritzen, I.; Chemin, J; Honoré, E; Jodar, M; Guy, N; Lazdunski, M; Jane Patel, A (2005). «Перекрестные помехи между механозависимым каналом K-2P TREK-1 и актиновым цитоскелетом». EMBO Reports . 6 (7): 642– 648. doi :10.1038/sj.embor.7400449. PMC 1369110. PMID  15976821 . 
  33. ^ Оноре, Э., Патель, А.А., Коль, П., Франц, М.Р. и Сакс, Ф. в книге «Сердечная механо-электрическая обратная связь и аритмии: от пипетки к пациенту» (Elsevier 2004)
  34. ^ Maingret F, Honoré E, Lazdunski M, Patel AJ (март 2002 г.). «Молекулярная основа зависимого от напряжения гейтинга TREK-1, механочувствительного канала K(+)». Biochem. Biophys. Res. Commun . 292 (2): 339– 46. doi :10.1006/bbrc.2002.6674. PMID  11906167.
  35. ^ Patel, AJ; Lazdunski, M.; Honore, E. (2001). «Липидные и механозависимые 2P доменные каналы K(+)». Current Opinion in Cell Biology . 13 (4): 422– 428. doi :10.1016/S0955-0674(00)00231-3. PMID  11454447.
  36. ^ Patel, AJ; Honore, E. (2001). «Свойства и модуляция каналов K+ домена 2P млекопитающих». Trends Neurosci . 24 (6): 339– 346. doi :10.1016/S0166-2236(00)01810-5. PMID  11356506. S2CID  36875003.
  37. ^ Maingret, F.; Patel, AJ; Lesage, F.; Lazdunski, M.; Honore, E. (2000). «Лизофосфолипиды открывают двухпоровые доменные механо-регулируемые каналы K(+) TREK-1 и TRAAK». Журнал биологической химии . 275 (14): 10128– 10133. doi : 10.1074/jbc.275.14.10128 . PMID  10744694.
  38. ^ Patel, AJ; Honoré, E; Lesage, F; Fink, M; Romey, G; Lazdunski, M (1999). «Ингаляционные анестетики активируют двухдоменные фоновые K+ каналы». Nat. Neurosci . 2 (5): 422– 426. doi :10.1038/8084. PMID  10321245. S2CID  23092576.
  39. ^ Patel, AJ; Honoré, E; Maingret, F; Lesage, F; Fink, M; Duprat, F; Lazdunski, M (1998). "Двухпоровый домен млекопитающих с механозависимым S-подобным K+ каналом". The EMBO Journal . 17 (15): 4283– 4290. doi :10.1093/emboj/17.15.4283. PMC 1170762 . PMID  9687497. 
  40. ^ Coste, Bertrand; Xiao, Bailong; Santos, Jose S.; Syeda, Ruhma; Grandl, Jörg; Spencer, Kathryn S.; Kim, Sung Eun; Schmidt, Manuela; et al. (2012). «Пьезопротеины — это порообразующие субъединицы механически активированных каналов». Nature . 483 (7388): 176– 81. Bibcode :2012Natur.483..176C. doi :10.1038/nature10812. PMC 3297710 . PMID  22343900. 
  41. ^ Ким, Сунг Ын; Косте, Бертран; Чадха, Абхишек; Кук, Боаз; Патапутиан, Ардем (2012). «Роль пьезоэлектрического датчика Drosophila в механической ноцицепции». Nature . 483 (7388): 209– 12. Bibcode :2012Natur.483..209K. doi :10.1038/nature10801. PMC 3297676 . PMID  22343891. 
  42. ^ Coste, B.; Mathur, J.; Schmidt, M.; Earley, TJ; Ranade, S.; Petrus, MJ; Dubin, AE; Patapoutian, A. (2010). «Являются ли существенными компонентами отдельных механически активируемых катионных каналов». Science . 330 (6000): 55– 60. Bibcode :2010Sci...330...55C. doi :10.1126/science.1193270. PMC 3062430 . PMID  20813920. 
  43. ^ Gottlieb, P.; Sachs, F. Piezo (2012). "Свойства катион-селективного механического канала". Каналы . 6 (4): 1– 6. doi :10.4161/chan.21050. PMC 3508900. PMID  22790400 . 
  44. ^ Готтлиб, PA; Сакс, Ф. (2012). «БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ. Ощущение растяжения». Nature . 483 (7388): 163– 164. Bibcode :2012Natur.483..163G. doi :10.1038/483163a. ​​PMC 4090763 . PMID  22398551. 
  45. ^ Bae, Chilman; Sachs, Frederick; Gottlieb, Philip A. (2011). «Механочувствительный ионный канал Piezo1 ингибируется пептидом GsMTx4». Биохимия . 50 (29): 6295– 300. doi :10.1021/bi200770q. PMC 3169095. PMID  21696149 . 
  46. ^ Дедман, Александра; Шариф-Наини, Реза; Фолгеринг, Йост Х.А.; Дюпра, Фабрис; Патель, Аманда; Оноре, Эрик (2008). «Механизированный канал К2П ТРЕК-1». Европейский биофизический журнал . 38 (3): 293–303 . doi : 10.1007/s00249-008-0318-8. PMID  18369610. S2CID  28802245.
  47. ^ Сакин, Х. (1995). «Механочувствительные каналы». Annu. Rev. Physiol . 57 : 333– 53. doi :10.1146/annurev.ph.57.030195.002001. PMID  7539988.
  48. ^ Сухарев СИ, Мартинак Б, Аршавский ВЮ, Кунг К (июль 1993). "Два типа механочувствительных каналов в клеточной оболочке Escherichia coli: солюбилизация и функциональная реконструкция". Biophys. J . 65 (1): 177– 83. Bibcode :1993BpJ....65..177S. doi :10.1016/S0006-3495(93)81044-0. PMC 1225713 . PMID  7690260. 
  49. ^ Haswell ES, Phillips R, Rees DC (октябрь 2011 г.). «Механочувствительные каналы: что они могут делать и как они это делают?». Структура . 19 (10): 1356– 69. doi :10.1016/j.str.2011.09.005. PMC 3203646. PMID  22000509 . 
  50. ^ Ernstrom GG, Chalfie M (2002). «Генетика сенсорной механотрансдукции». Annu. Rev. Genet . 36 : 411– 53. doi :10.1146/annurev.genet.36.061802.101708. PMID  12429699.
  51. ^ García-Añoveros J, Corey DP (май 1996). «Осязание на молекулярном уровне. Механосенсорика». Curr. Biol . 6 (5): 541– 3. doi : 10.1016/S0960-9822(02)00537-7 . PMID  8805263.
  52. ^ ab Purves, Dale. (2004). Нейронаука . Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. стр.  207–209 . ISBN 978-0-87893-725-7.
  53. ^ abcdefghijk Del Valle ME, Cobo T, Cobo JL, Vega JA (август 2012 г.). «Механосенсорные нейроны, кожные механорецепторы и предполагаемые механопротеины». Microsc. Res. Tech . 75 (8): 1033– 43. doi :10.1002/jemt.22028. PMID  22461425. S2CID  206068242.
  54. ^ abcd Patel A, Sharif-Naeini R, Folgering JR, Bichet D, Duprat F, Honoré E (август 2010 г.). «Канонические каналы TRP и механотрансдукция: от физиологии до болезненных состояний». Pflügers Arch . 460 (3): 571– 81. doi :10.1007/s00424-010-0847-8. PMID  20490539. S2CID  22542282.
  55. ^ abcdefghi Лопес-Ларреа, Карлос (2011). Чувство в природе . Нью-Йорк: Springer Science + Business Media. ISBN 978-1-4614-1703-3.
  56. ^ abcdefg Yin J, Kuebler WM (2010). «Механотрансдукция по каналам TRP: общие концепции и специфическая роль в сосудистой системе». Cell Biochem Biophys . 56 (1): 1– 18. doi :10.1007/s12013-009-9067-2. PMID  19842065. S2CID  12154460.
  57. ^ abc Martinac B (2011). «Бактериальные механочувствительные каналы как парадигма механосенсорной трансдукции». Cell. Physiol. Biochem . 28 (6): 1051– 60. doi : 10.1159/000335842 . PMID  22178995.
  58. ^ Peyronnet R, Nerbonne JM, Kohl P (2016). «Сердечные механозависимые ионные каналы и аритмии». Circ. Res . 118 (2): 311– 29. doi :10.1161/CIRCRESAHA.115.305043. PMC 4742365. PMID  26838316 . 
  59. ^ Quinn TA, Kohl P (2021). «Сердечное механо-электрическое сопряжение: острые эффекты механической стимуляции на частоту сердечных сокращений и ритм». Physiol. Rev. 101 ( 1): 37–92 . doi : 10.1152/physrev.00036.2019 . PMID  32380895.
  60. ^ abcdefgh Sachs F (2010). «Ионные каналы, активируемые растяжением: что они?». Физиология . 25 (1): 50– 6. doi :10.1152/physiol.00042.2009. PMC 2924431. PMID  20134028 . 
  61. ^ ab Bianchi L (декабрь 2007 г.). «Механотрансдукция: осязание и ощущение на молекулярном уровне, смоделированные на примере Caenorhabditis elegans». Mol. Neurobiol . 36 (3): 254– 71. doi :10.1007/s12035-007-8009-5. PMID  17955200. S2CID  6474334.
  62. ^ Формигли Л., Меаччи Э., Сассоли С., Скекко Р., Носи Д., Челлини Ф., Наро Ф., Франчини Ф., Зекки-Орландини С. (май 2007 г.). «Взаимодействие цитоскелета и ионных каналов, активируемых растяжением, регулирует миогенную дифференцировку скелетных миобластов». Дж. Селл. Физиол . 211 (2): 296–306 . doi :10.1002/jcp.20936. PMID  17295211. S2CID  2800864.
  63. ^ Zhao Y, Yamoah EN, Gillespie PG (декабрь 1996 г.). «Регенерация разорванных концевых связей и восстановление механической трансдукции в волосковых клетках». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 93 (26): 15469– 74. Bibcode : 1996PNAS...9315469Z. doi : 10.1073 /pnas.93.26.15469 . PMC 26428. PMID  8986835. 
  64. ^ Bell J, Bolanowski S, Holmes MH (январь 1994). «Структура и функция телец Пачини: обзор». Prog. Neurobiol . 42 (1): 79– 128. doi :10.1016/0301-0082(94)90022-1. PMID  7480788. S2CID  45410718.
  65. ^ Tay A, Dino DC (17 января 2017 г.). «Механическая стимуляция на основе магнитных наночастиц для восстановления равновесия механочувствительных ионных каналов в нейронных сетях». Nano Letters . 17 (2): 886– 892. Bibcode : 2017NanoL..17..886T. doi : 10.1021/acs.nanolett.6b04200. PMID  28094958..
  66. ^ ab Lumpkin EA, Caterina MJ (февраль 2007 г.). «Механизмы сенсорной трансдукции в коже». Nature . 445 (7130): 858– 65. Bibcode :2007Natur.445..858L. doi :10.1038/nature05662. PMID  17314972. S2CID  4391105.
  67. ^ abc Lumpkin, Ellen A.; Caterina, Michael J. (2006). «Механизмы сенсорной трансдукции в коже». Nature . 445 (7130): 858– 865. Bibcode :2007Natur.445..858L. doi :10.1038/nature05662. PMID  17314972. S2CID  4391105.
  68. ^ Маркин, ВС; Мартинак, Б. (1991). «Механочувствительные ионные каналы как репортеры расширения бислоя. Теоретическая модель». Biophys. J . 60 (5): 1120– 1127. Bibcode :1991BpJ....60.1120M. doi :10.1016/S0006-3495(91)82147-6. PMC 1260167 . PMID  1722115. 
  69. ^ ab Perozo, E.; Cortes, DM; Sompornpisut, P.; Kloda, A.; Martinac, B. (2002). «Структура MscL и механизм пропускания механочувствительных каналов». Nature . 418 (6901): 942– 8. Bibcode :2002Natur.418..942P. doi :10.1038/nature00992. PMID  12198539. S2CID  4350910.
  70. ^ Хэмилл, ОП; МакБрайд, младший (1997). «Индуцированная мембранная гипо/гипермеханочувствительность: ограничение регистрации пэтч-кламп». Annu. Rev. Physiol . 59 : 621– 631. doi : 10.1146/annurev.physiol.59.1.621. PMID  9074780.
  71. ^ Martinac B, Buechner M, Delcour AH, Adler J, Kung C (апрель 1987 г.). «Чувствительный к давлению ионный канал в Escherichia coli». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 84 (8): 2297– 301. Bibcode :1987PNAS...84.2297M. doi : 10.1073/pnas.84.8.2297 . PMC 304637 . PMID  2436228. 
  72. ^ Perozo, E.; Rees, DC (2003). «Структура и механизм в прокариотических механочувствительных каналах». Current Opinion in Structural Biology . 13 (4): 432– 442. doi :10.1016/S0959-440X(03)00106-4. PMID  12948773.
  73. ^ Левина, Н.; Тотемейер, С.; Стоукс, Н. Р.; Луис, П.; Джонс, МА; Бут, ИР (1999). «Защита клеток Escherichia coli от экстремального тургора путем активации механочувствительных каналов MscS и MscL: идентификация генов, необходимых для активности MscS». Журнал EMBO . 18 (7): 1730– 1737. doi :10.1093/emboj/18.7.1730. PMC 1171259. PMID  10202137 . 
  74. ^ Басс, Р. Б.; Строп, П.; Барклай, М.; Риз, Д. (2002). «Кристаллическая структура Escherichia coli MscS, модулированного напряжением и механочувствительного канала» (PDF) . Science . 298 (5598): 1582– 1587. Bibcode :2002Sci...298.1582B. doi :10.1126/science.1077945. PMID  12446901. S2CID  15945269.
  75. ^ Pivetti, CD; Yen, MR; Miller, S.; Busch, W.; Tseng, Y.; Booth, IR; Saier, MH (2003). "Два семейства механочувствительных канальных белков". Microbiol. Mol. Biol. Rev. 67 ( 1): 66– 85. doi :10.1128/MMBR.67.1.66-85.2003. PMC 150521 . PMID  12626684. 
  76. ^ Васкес, В.; Сотомайор, М.; Кордеро-Моралес, Дж.; Шультен, К.; Перозо, Э. (2008). «Структурный механизм управления липидными каналами MscS в бислое». Science . 321 (5893): 1210– 14. Bibcode :2008Sci...321.1210V. doi :10.1126/science.1159674. PMC 2897165 . PMID  18755978. 
  77. ^ Bezanilla, F.; Perozo, E. (2002). «Датчики силы и напряжения в одной конструкции». Science . 298 (5598): 1562– 1563. doi :10.1126/science.1079369. PMID  12446894. S2CID  118927744.
  78. ^ Сухарев, СИ; Блаунт, П.; Мартинак, Б.; Кунг, К. (1997). «МЕХАНОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ КАНАЛЫ ESCHERICHIA COLI : ген MscL, белок и активность». Annu. Rev. Physiol . 59 : 633–57 . doi :10.1146/annurev.physiol.59.1.633. PMID  9074781.
  79. ^ Сухарев, СИ; Блаунт, П.; Мартинак, Б.; Блаттнер, Ф. Р.; Кунг, К. (1994). «Большой механочувствительный канал в E. coli , кодируемый только MscL». Nature . 368 (6468): 265– 268. Bibcode :1994Natur.368..265S. doi :10.1038/368265a0. PMID  7511799. S2CID  4274754.
  80. ^ Чанг, Г.; Спенсер, Р.; Барклай, Р.; Ли, А.; Барклай, М.; Риз, К. (1998). «Структура гомолога MscL из Mycobacterium tuberculosis: управляемый механочувствительный ионный канал». Science . 282 (5397): 2220– 2226. Bibcode :1998Sci...282.2220C. doi : 10.1126/science.282.5397.2220 . PMID  9856938.
  81. ^ Blount, P; Sukharev, SI; Moe, PC; Schroeder, MJ; Guy, HR; Kung, C. (1996). «Топология мембраны и мультимерная структура белка механочувствительного канала». The EMBO Journal . 15 (18): 4798– 4805. doi :10.1002/j.1460-2075.1996.tb00860.x. PMC 452216. PMID  8890153 . 
  82. ^ Аркин ИТ, Сухарев СИ, Блаунт П, Кунг К, Брюнгер АТ (февраль 1998). "Спиральность, включение в мембрану, ориентация и термическая стабильность большого механочувствительного ионного канала проводимости из E. coli". Biochim. Biophys. Acta . 1369 (1): 131– 40. doi : 10.1016/S0005-2736(97)00219-8 . PMID  9528681.
  83. ^ Сухарев, С.; Бетансос, М.; Чианг, CS; Гай, HR (2001). «Механизм управления большим механочувствительным каналом MscL». Nature . 409 (6821): 720– 724. Bibcode :2001Natur.409..720S. doi :10.1038/35055559. PMID  11217861. S2CID  4337519.
  84. ^ ab Perozo, E.; Cortes, DM; Sompornpisut, P.; Kloda, A.; Martinac, B. (2002). «Структура открытого канала MscL и механизм пропускания механочувствительных каналов». Nature . 418 (6901): 942– 948. Bibcode :2002Natur.418..942P. doi :10.1038/nature00992. PMID  12198539. S2CID  4350910.
  85. ^ Wiggins, P; Phillips, R (2004). «Аналитические модели для механотрансдукции: управление механочувствительным каналом». Proc Natl Acad Sci USA . 101 (12): 4071– 6. arXiv : q-bio/0311010 . Bibcode : 2004PNAS..101.4071W. doi : 10.1073/pnas.0307804101 . PMC 384697. PMID  15024097 . 
  86. ^ Wiggins, P; Phillips, R (2005). «Взаимодействие мембран и белков в механочувствительных каналах». Biophys J . 88 (2): 880–902 . arXiv : q-bio/0406021 . Bibcode :2005BpJ....88..880W. doi :10.1529/biophysj.104.047431. PMC 1305162 . PMID  15542561. 
  87. ^ Coste B, Mathur J, Schmidt M, Earley TJ, Ranade S, Petrus MJ, Dubin AE, Patapoutian A (октябрь 2010 г.). «Piezo1 и Piezo2 являются важными компонентами различных механически активированных катионных каналов». Science . 330 (6000): 55– 60. Bibcode :2010Sci...330...55C. doi :10.1126/science.1193270. PMC 3062430 . PMID  20813920. 
  88. ^ Zarychanski R, Schulz VP, Houston BL, Maksimova Y, Houston DS, Smith B, Rinehart J, Gallagher PG (август 2012 г.). «Мутации в белке механотрансдукции PIEZO1 связаны с наследственным ксероцитозом». Blood . 120 (9): 1908– 15. doi :10.1182/blood-2012-04-422253. PMC 3448561 . PMID  22529292. 
  89. ^ Coste B, Houge G, Murray MF, Stitziel N, Bandell M, Giovanni MA, Philippakis A, Hoischen A, Riemer G, Steen U, Steen VM, Mathur J, Cox J, Lebo M, Rehm H, Weiss ST, Wood JN, Maas RL, Sunyaev SR, Patapoutian A (март 2013 г.). "Мутации с усилением функции в механически активированном ионном канале PIEZO2 вызывают подтип дистального артрогрипоза". Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 110 (12): 4667– 72. Bibcode :2013PNAS..110.4667C. doi : 10.1073/pnas.1221400110 . PMC 3607045 . PMID  23487782. 
  90. ^ Энглер, А.; Шамик, С.; Суини, Л.; Дишер, Д. (2006). «Эластичность матрицы направляет спецификацию линии стволовых клеток». Cell . 126 (4): 677– 689. doi : 10.1016/j.cell.2006.06.044 . PMID  16923388.
  91. ^ Хэмилл, ОП; Мартинак, Б. (2001). «Молекулярная основа механотрансдукции в живых клетках». Physiol. Rev. 81 ( 2): 685–740 . doi :10.1152/physrev.2001.81.2.685. PMID  11274342. S2CID  1877143.
  92. ^ Нгуен, Т.; Клэр, Б.; Мартинак, Б.; Мартинак, Борис (2005). «Влияние парабенов на механочувствительные каналы». Eur. Biophys. J . 34 (5): 389– 396. doi :10.1007/s00249-005-0468-x. PMID  15770478. S2CID  45029899.
  93. ^ Guharay F, Sachs F (июль 1984). «Токи одиночных ионных каналов, активируемых растяжением, в культивируемых тканях эмбриональных скелетных мышц цыплят». J. Physiol . 352 : 685–701 . doi :10.1113/jphysiol.1984.sp015317. PMC 1193237. PMID  6086918 . 
  94. ^ Tang, Y.; Cao, G.; Chen, X.; et al. (2006). «Конечно-элементная структура для изучения механического отклика макромолекул: применение к движению механочувствительного канала MscL». Biophys J . 91 (4): 1248– 63. Bibcode :2006BpJ....91.1248T. doi :10.1529/biophysj.106.085985. PMC 1518658 . PMID  16731564. 
  95. ^ ab Patel A, Sharif-Naeini R, Folgering JR, Bichet D, Duprat F, Honoré E (2010). «Канонические каналы TRP и механотрансдукция: от физиологии до болезненных состояний». Pflügers Arch . 460 (3): 571– 81. doi :10.1007/s00424-010-0847-8. PMID  20490539. S2CID  22542282.
  96. ^ Maingret F, Fosset M, Lesage F, Lazdunski M, Honoré E (январь 1999). "TRAAK — это механозависимый нейрональный K+-канал млекопитающих". J. Biol. Chem . 274 (3): 1381– 7. doi : 10.1074/jbc.274.3.1381 . PMID  9880510.
  97. ^ Patel AJ, Honoré E, Maingret F, Lesage F, Fink M, Duprat F, Lazdunski M (август 1998 г.). «Млекопитающий двухпоровый домен с механозависимым S-подобным каналом K+». EMBO J . 17 (15): 4283– 90. doi :10.1093/emboj/17.15.4283. PMC 1170762 . PMID  9687497. 
  98. ^ Nagasawa M, Kanzaki M, Iino Y, Morishita Y, Kojima I (2001). «Идентификация нового хлоридного канала, выраженного в эндоплазматическом ретикулуме, аппарате Гольджи и ядре». J. Biol. Chem . 276 (23): 20413– 20418. doi : 10.1074/jbc.M100366200 . PMID  11279057.
  99. ^ Ozeki-Miyawaki C, Moriya Y, Tatsumi H, Iida H, Sokabe M (2005). «Идентификация функциональных доменов Mid1, компонента канала, активируемого растяжением, необходимого для локализации в плазматической мембране и проникновения Ca2+». Exp. Cell Res . 311 (1): 84–95 . doi :10.1016/j.yexcr.2005.08.014. PMID  16202999.

Следующее не упоминается в статье и/или противоречит работе Engler, A. et al., 2006:

  • Perozo, E; Kloda, A; Cortes, DM; et al. (2002). "Физические принципы, лежащие в основе передачи сил деформации бислоя во время механочувствительного канального гейтинга". Nature Structural & Molecular Biology . 9 (9): 696– 703. doi :10.1038/nsb827. PMID  12172537. S2CID  17910920.


Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Механочувствительные_каналы&oldid=1234937349"