Механочувствительный канал малой проводимости
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( Май 2012 ) |
| Канал MscS | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Канал MscS | ||||||||
| Пфам | ПФ00924 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR006685 | ||||||||
| ПРОСИТ | PDOC00959 | ||||||||
| СКОП2 | 1мxм / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| TCDB | 1.А.23 | ||||||||
| суперсемейство OPM | 11 | ||||||||
| белок ОПМ | 5аджи | ||||||||
| |||||||||
Малопроводящие механочувствительные ионные каналы (MscS) обеспечивают защиту от гипоосмотического шока у бактерий , реагируя как на растяжение клеточной мембраны , так и на деполяризацию мембраны . У эукариот они выполняют множество важных функций в дополнение к осморегуляции . [1] Они присутствуют в мембранах организмов из трех доменов жизни: бактерий, архей, грибов и растений. [2] [3]
Структура
Существует два семейства механочувствительных (MS) каналов: MS-каналы большой проводимости (MscL) и MS-каналы малой проводимости (MscS или YGGB). Семейство MscS намного больше и более изменчиво по размеру и последовательности , чем семейство MscL. Гомологи семейства MscS различаются по длине от 248 до 1120 аминокислотных остатков и по топологии, но гомологичный регион , который является общим для большинства из них, имеет длину всего 200-250 остатков, демонстрируя 4-5 трансмембранных областей (TMS). [4] Большая часть разнообразия в белках MscS заключается в количестве TMS, которое варьируется от трех до одиннадцати TMS, хотя три C- концевые спирали сохраняются .
Доступны кристаллические структуры Escherichia coli MscS в открытой и закрытой конформациях. [5] E. coli MscS сворачивается как гомогептамер цилиндрической формы и может быть разделен на трансмембранную и внемембранную области: N-концевую периплазматическую область, трансмембранную область и C-концевую цитоплазматическую область (средний и C-концевой домены). Трансмембранная область образует канал через мембрану , который открывается в камеру, окруженную внемембранной частью, последняя соединяется с цитоплазмой через отдельные порталы. [6]
Функция
Каналы MS функционируют как электромеханические переключатели с возможностью определения физического состояния липидных бислоев . Взаимодействие с мембранными липидами отвечает за определение механической силы для большинства известных каналов MS. [1] В бактериальных и животных системах считается, что ионные каналы MS опосредуют восприятие давления, прикосновения и звука. С многочисленными членами, которые в настоящее время электрофизиологически охарактеризованы, эти каналы демонстрируют широту ионной селективности как с анион-, так и с катион-селективными членами. Селективность этих каналов может быть относительно слабой по сравнению с потенциалзависимыми каналами . Кроме того, некоторые каналы MscS могут функционировать в оттоке аминокислот , регуляции Ca 2+ и делении клеток . [7]
Реакция переноса
Обобщенная транспортная реакция, предложенная для каналов MscS, выглядит следующим образом:
- Осмолиты (входят) и ионы (входят) ⇌ осмолиты (выходят) и ионы (выходят)
Механизм
Применение наклонной плоскости отрицательного давления к участку, вырезанному из гигантского сферопласта E. coli , дало небольшую проводимость (MscS; ~1 нСм в 400 мМ соли) с устойчивым открытым состоянием и большую проводимость (MscL; ~3 нСм) с более быстрой кинетикой, активированной при более высоком давлении. Сообщалось, что MscS проявляет слабое анионное предпочтение и зависимость от напряжения, имея тенденцию открываться при деполяризации. Активация интеркалирующими мембрану амфипатическими соединениями предполагает, что канал MscS чувствителен к механическим возмущениям в липидном бислое. [5]
Чувствительность к изменениям натяжения можно объяснить как результат гидрофобной связи между мембраной и TMS канала. Карманы между TMS были идентифицированы в MscS и YnaI, которые заполнены липидами. В открытом состоянии MscS присутствует меньше липидов , чем в закрытом. Таким образом, исключение липидных жирных ацильных цепей из этих карманов, как следствие повышенного натяжения, может вызвать гейтинг. Аналогично, в эукариотическом канале MS TRAAK было обнаружено, что липидная цепь блокирует проводящий путь в закрытом состоянии. [1]
Ссылки
- ^ abc Расмуссен, Тим (2016-08-15). «Как механочувствительные каналы чувствуют натяжение мембраны?». Biochemical Society Transactions . 44 (4): 1019– 1025. doi :10.1042/BST20160018. ISSN 1470-8752. PMID 27528747.
- ^ 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.
- ^ Уилсон, Маргарет Э.; Максаев, Григорий; Хасуэлл, Элизабет С. (2013-08-27). «MscS-подобные механочувствительные каналы в растениях и микробах». Биохимия . 52 (34): 5708– 5722. doi :10.1021/bi400804z. ISSN 1520-4995. PMC 3791886. PMID 23947546 .
- ^ Миллер, Саманта; Эдвардс, Мишель Д.; Оздемир, Кафер; Бут, Ян Р. (2003-08-22). «Закрытая структура механочувствительного канала MscS. Сшивание мутантов с одним цистеином». Журнал биологической химии . 278 (34): 32246– 32250. doi : 10.1074/jbc.M303188200 . ISSN 0021-9258. PMID 12767977.
- ^ ab Kung, Ching; Martinac, Борис; Sukharev, Сергей (2010-01-01). "Механочувствительные каналы в микробах". Annual Review of Microbiology . 64 : 313– 329. doi :10.1146/annurev.micro.112408.134106. ISSN 1545-3251. PMID 20825352.
- ^ Bass RB, Strop P, Barclay M, Rees DC (ноябрь 2002 г.). "Кристаллическая структура Escherichia coli MscS, модулированный напряжением и механочувствительный канал" (PDF) . Science . 298 (5598): 1582– 7. Bibcode :2002Sci...298.1582B. doi :10.1126/science.1077945. PMID 12446901. S2CID 15945269.
- ^ Cox, CD; Nakayama, Y.; Nomura, T.; Martinac, B. (2015-01-01). «Эволюционное „переделывание“ MscS-подобных каналов: генерация структурного и функционального разнообразия». Pflügers Archiv: European Journal of Physiology . 467 (1): 3– 13. doi :10.1007/s00424-014-1522-2. ISSN 1432-2013. PMID 24819593. S2CID 17422930.
На момент редактирования эта статья использует контент из "1.A.23 The Small Conductance Mechanosensitive Ion Channel (MscS) Family" , который лицензирован таким образом, что позволяет повторное использование в соответствии с Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License , но не в соответствии с GFDL . Все соответствующие условия должны быть соблюдены.
