Потенциал-управляемый протонный канал

Идентификаторы
Символ	Hv
TCDB	1.А.51
суперсемейство OPM	8
белок ОПМ	3нед.кв.

Семейство белков

Потенциал-зависимые протонные каналы — это ионные каналы , которые обладают уникальным свойством открываться при деполяризации , но в сильной pH -чувствительной манере. ^[1] Результатом является то, что эти каналы открываются только тогда, когда электрохимический градиент направлен наружу, так что их открытие позволит протонам покинуть клетки . Таким образом, их функция, по-видимому, заключается в вытеснении кислоты из клеток. ^[2]

Другая важная функция происходит в фагоцитах (например, эозинофилах , нейтрофилах и макрофагах ) во время респираторного взрыва . Когда бактерии или другие микробы поглощаются фагоцитами, фермент НАДФН-оксидаза собирается в мембране и начинает производить активные формы кислорода (ROS), которые помогают убивать бактерии. ^[3] НАДФН-оксидаза является электрогенной, ^[4] перемещая электроны через мембрану, и протонные каналы открываются, позволяя потоку протонов уравновешивать движение электронов электрически. ^[5] Функциональная экспрессия Hv1 в фагоцитах была хорошо охарактеризована у млекопитающих, а недавно и у данио-рерио, ^[6] что предполагает его важную роль в иммунных клетках млекопитающих и позвоночных, не являющихся млекопитающими. Группа низкомолекулярных ингибиторов канала Hv1 показана как химиотерапевтические и противовоспалительные агенты. ^[7]

При активации потенциалзависимый протонный канал Hv1 может пропускать до 100 000 ионов водорода через мембрану каждую секунду. ^[8] В то время как большинство потенциалзависимых ионных каналов содержат центральную пору, которая окружена альфа-спиралями и доменом, чувствительным к напряжению (VSD), потенциалзависимые водородные каналы не содержат центральной поры, ^[9] поэтому их области, чувствительные к напряжению (VSD), выполняют работу по переносу кислых протонов через мембрану. Поскольку относительные концентрации H+ на каждой стороне мембраны приводят к градиенту pH, эти потенциалзависимые водородные каналы переносят только внешний ток, то есть они используются для перемещения кислых протонов из мембраны. В результате открытие потенциалзависимых водородных каналов обычно гиперполяризует клеточную мембрану или делает мембранный потенциал более отрицательным. ^[10]

Недавнее открытие показало, что потенциал-зависимый протонный канал Hv1 высоко экспрессируется в тканях человеческой опухоли молочной железы, которые являются метастатическими, но не в тканях неметастатического рака молочной железы. ^[11] Поскольку было обнаружено, что он также высоко экспрессируется в других раковых тканях, ^[12] изучение потенциал-зависимого протонного канала заставило многих ученых задуматься о его важности в метастазах рака. Однако многое еще предстоит узнать относительно структуры и функции потенциал-зависимого протонного канала.

Известные типы

HVCN1

Ссылки

^ Черный ВВ, Маркин ВС, ДеКурси ТЕ (июнь 1995). "Потенциал-активируемая водородная ионная проводимость в альвеолярных эпителиальных клетках крыс определяется градиентом pH". Журнал общей физиологии . 105 (6): 861–96 . CiteSeerX 10.1.1.282.2439 . doi :10.1085/jgp.105.6.861. PMC 2216954. PMID 7561747.
^ Decoursey TE (апрель 2003 г.). «Потенциал-зависимые протонные каналы и другие пути переноса протонов». Physiological Reviews . 83 (2): 475– 579. doi :10.1152/physrev.00028.2002. PMID 12663866.
^ Babior BM (март 1999). "NADPH оксидаза: обновление" (PDF) . Кровь . 93 (5): 1464–76 . doi :10.1182/blood.V93.5.1464. PMID 10029572.
^ Henderson LM, Chappell JB, Jones OT (сентябрь 1987 г.). «Супероксид-генерирующая НАДФН-оксидаза человеческих нейтрофилов является электрогенной и связана с каналом H+». The Biochemical Journal . 246 (2): 325– 9. doi :10.1042/bj2460325. PMC 1148280 . PMID 2825632.
^ Murphy R, DeCoursey TE (август 2006 г.). «Компенсация заряда во время респираторного взрыва фагоцитов». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . Биоэнергетика. 1757 (8) (опубликовано 2006-08-08): 996–1011 . doi :10.1016/j.bbabio.2006.01.005. PMID 16483534.
^ Ратанайота А., Кавай Т., Хигашиджима СИ., Окамура И. (август 2017 г.). «Молекулярная и функциональная характеристика потенциалзависимого протонного канала в нейтрофилах данио-рерио». Physiological Reports . 5 (15): e13345. doi :10.14814/phy2.13345. PMC 5555884 . PMID 28774948.
^ Hong L, Pathak MM, Kim IH, Ta D, Tombola F (январь 2013 г.). «Домен, чувствительный к напряжению, в протонном канале Hv1, управляемом напряжением, разделяет механизм блока с доменами пор». Neuron . 77 (2): 274– 87. doi :10.1016/j.neuron.2012.11.013. PMC 3559007 . PMID 23352164.
^ DeCoursey TE, Hosler J (март 2014). «Философия потенциал-зависимых протонных каналов». Журнал Королевского общества, Интерфейс . 11 (92): 20130799. doi :10.1098/rsif.2013.0799. PMC 3899857. PMID 24352668 .
^ DeCoursey TE, Morgan D, Musset B, Cherny VV (август 2016 г.). «Взгляд на структуру и функцию HV1 из метаанализа исследований мутаций». Журнал общей физиологии . 148 (2): 97– 118. doi :10.1085/jgp.201611619. PMC 4969798. PMID 27481712 .
^ Shen Y, Luo Y, Liao P, Zuo Y, Jiang R (июль 2023 г.). «Роль потенциалзависимого протонного канала Hv1 в нервной системе». Neurosci Bull . 39 (7): 1157– 1172. doi :10.1007/s12264-023-01053-6. PMC 10313628. PMID 37029856 .
^ Wang Y, Li SJ, Pan J, Che Y, Yin J, Zhao Q (август 2011 г.). «Специфическая экспрессия человеческого потенциалзависимого протонного канала Hv1 в высокометастатических клетках рака молочной железы способствует прогрессированию опухоли и метастазированию». Biochemical and Biophysical Research Communications . 412 (2): 353– 9. doi :10.1016/j.bbrc.2011.07.102. PMID 21821008.
^ Wang Y, Wu X, Li Q, Zhang S, Li SJ (2013). "Человеческий потенциалзависимый протонный канал hv1: новый потенциальный биомаркер для диагностики и прогнозирования колоректального рака". PLOS ONE . 8 (8): e70550. Bibcode :2013PLoSO...870550W. doi : 10.1371/journal.pone.0070550 . PMC 3734282 . PMID 23940591.

[1] Черный ВВ, Маркин ВС, ДеКурси ТЕ (июнь 1995). "Потенциал-активируемая водородная ионная проводимость в альвеолярных эпителиальных клетках крыс определяется градиентом pH". Журнал общей физиологии . 105 (6): 861–96 . CiteSeerX 10.1.1.282.2439 . doi :10.1085/jgp.105.6.861. PMC 2216954. PMID 7561747.

[2] Decoursey TE (апрель 2003 г.). «Потенциал-зависимые протонные каналы и другие пути переноса протонов». Physiological Reviews . 83 (2): 475– 579. doi :10.1152/physrev.00028.2002. PMID 12663866.

[3] Babior BM (март 1999). "NADPH оксидаза: обновление" (PDF) . Кровь . 93 (5): 1464–76 . doi :10.1182/blood.V93.5.1464. PMID 10029572.

[4] Henderson LM, Chappell JB, Jones OT (сентябрь 1987 г.). «Супероксид-генерирующая НАДФН-оксидаза человеческих нейтрофилов является электрогенной и связана с каналом H+». The Biochemical Journal . 246 (2): 325– 9. doi :10.1042/bj2460325. PMC 1148280 . PMID 2825632.

[5] Murphy R, DeCoursey TE (август 2006 г.). «Компенсация заряда во время респираторного взрыва фагоцитов». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . Биоэнергетика. 1757 (8) (опубликовано 2006-08-08): 996–1011 . doi :10.1016/j.bbabio.2006.01.005. PMID 16483534.

[6] Ратанайота А., Кавай Т., Хигашиджима СИ., Окамура И. (август 2017 г.). «Молекулярная и функциональная характеристика потенциалзависимого протонного канала в нейтрофилах данио-рерио». Physiological Reports . 5 (15): e13345. doi :10.14814/phy2.13345. PMC 5555884 . PMID 28774948.

[7] Hong L, Pathak MM, Kim IH, Ta D, Tombola F (январь 2013 г.). «Домен, чувствительный к напряжению, в протонном канале Hv1, управляемом напряжением, разделяет механизм блока с доменами пор». Neuron . 77 (2): 274– 87. doi :10.1016/j.neuron.2012.11.013. PMC 3559007 . PMID 23352164.

[8] DeCoursey TE, Hosler J (март 2014). «Философия потенциал-зависимых протонных каналов». Журнал Королевского общества, Интерфейс . 11 (92): 20130799. doi :10.1098/rsif.2013.0799. PMC 3899857. PMID 24352668 .

[9] DeCoursey TE, Morgan D, Musset B, Cherny VV (август 2016 г.). «Взгляд на структуру и функцию HV1 из метаанализа исследований мутаций». Журнал общей физиологии . 148 (2): 97– 118. doi :10.1085/jgp.201611619. PMC 4969798. PMID 27481712 .

[pmid37029856-10] Shen Y, Luo Y, Liao P, Zuo Y, Jiang R (июль 2023 г.). «Роль потенциалзависимого протонного канала Hv1 в нервной системе». Neurosci Bull . 39 (7): 1157– 1172. doi :10.1007/s12264-023-01053-6. PMC 10313628. PMID 37029856 .

[11] Wang Y, Li SJ, Pan J, Che Y, Yin J, Zhao Q (август 2011 г.). «Специфическая экспрессия человеческого потенциалзависимого протонного канала Hv1 в высокометастатических клетках рака молочной железы способствует прогрессированию опухоли и метастазированию». Biochemical and Biophysical Research Communications . 412 (2): 353– 9. doi :10.1016/j.bbrc.2011.07.102. PMID 21821008.

[12] Wang Y, Wu X, Li Q, Zhang S, Li SJ (2013). "Человеческий потенциалзависимый протонный канал hv1: новый потенциальный биомаркер для диагностики и прогнозирования колоректального рака". PLOS ONE . 8 (8): e70550. Bibcode :2013PLoSO...870550W. doi : 10.1371/journal.pone.0070550 . PMC 3734282 . PMID 23940591.