1. Ion tuzilishi va ishlashining umumiy tamoyillari kanallar. Tasnifi 6



Download 104,82 Kb.
Sana12.07.2022
Hajmi104,82 Kb.
#780185
Bog'liq
MUNDARIJA


MUNDARIJA
Kirish 5
1. Ion tuzilishi va ishlashining umumiy tamoyillari
kanallar. Tasnifi 6
2. Ion kanallarini o'rganish usullari 25
3. Asosiy tuzilishi va funktsional xususiyatlari
ion kanallari turlari 39
3.1. Natriy kanallari 39
3.2. Kaliy kanallari 44
3.3. Xlor kanallari 57
3.4. Kaltsiy kanallari 64
3.5. Sinaptik pufak kanallari 72
3.6. Ligand bilan faollashtirilgan selektiv bo'lmagan ion kanallari 72
3.7. 85-sonli kanallar
3.8. Konnexons 86
3.9. Proton bilan faollashtirilgan kanallar 87
3.10. Akvaporinlar 89
Xulosa 91
Adabiyotlar 93
3
Qisqartmalar
MP - membrana potentsiali, PD - harakat potentsiali, CNS -markaziy asab tizimi, AX - atsetilxolin, H-AX-retseptorlari -nikotinik atsetilxolin retseptorlari, ATP – adenozin trifosfor kislotasi, cAMP-tsiklik adenozin monofosfat, cGMP-tsiklik guanozin monofosfat, GABA - gamma-aminobutirik kislota, Pu - ryanodin, EPR – endoplazmik retikulum, SPR - sarkoplazmik retikulum, IF3 - inositol1,4,5-trifosfat, CFTR - transmembran o'tkazuvchanlik regulyatori kistik fibroz bilan, P-retseptorlari - purin retseptorlari, NMDA - N-metil-D-aspartat, AMPA - a-amino-3-gidroksil-5-metil-4- izoksazolepropion kislotasi, 5HT3 - serotonin, 4-AP - 4-
aminopiridin, TEA - tetraetilammoniy.to'rt

Kirish
Tirik hujayralar membranalarining ion kanallari bir qator funktsiyalari. Ular pH va hujayra hajmini tartibga solish, passiv transportni ta'minlash ionlar va membrana orqali suv, hujayra ichidagi ion kontsentratsiyasi kaltsiy. Ko'pincha retseptorlari sifatida kanallar tizimga kiradi tana funktsiyalarini tartibga solish. Ion kanallarining alohida ahamiyati qo'zg'atuvchi hujayralarda bor. Ular yaratilishini ta'minlaydi membrana salohiyati (MP) dam olish, qo'zg'aluvchanlik, shuningdek faol yoki passiv depolarizatsiya, gormonlar chiqarilishini boshlaydi va mushak tolalarining qisqarishi. Kanallar ishtirok etadi sinaptik jarayonlar - ma'lumotni biridan uzatish jarayonlari asab hujayrasi boshqasiga, shu jumladan sinaptik ekzotsitoz mediatorning chiqishi va uning retseptorlari bilan o'zaro ta'siri bilan pufakchalar postsinaptik membrana, barchasini aniq sozlashni ta'minlaydi oldindan va postsinaptik funktsiyalar retrograd signallari. Aynan shu jarayonlar yotadi miyaning eng murakkab integral funktsiyalari, qisqa muddatli va uzoq muddatli sinaptik plastika (Sperelakis, 1995, Cowan, Sudhof, Stivens, 2000). Ion kanallari ishtirok etadi jarayonlarni ta'minlovchi hissiy ma'lumotni idrok etish transduktsiya va retseptorlari potentsialining paydo bo'lishi. Hammasi bilan yil, aniqlangan ion kanallari soni ko'payadi va ularning o'ziga xos xususiyatlarini hisobga olgan holda bitta turdagi kanallarning subtiplari soni molekulyar tuzilishi va farmakologik xususiyatlari ortadi bir necha marta. Kimdir yaqin kelajakda bu raqam deb o'ylashi mumkin hujayralardagi ion kanallarining turlari va pastki tiplariga etadi bir necha yuz. Hujayra ionlari kanallari murakkab oqsillidir ochilish, yopish, molekulyar tizimlarga ega tuzilmalar


selektivlik, inaktivatsiya va tartibga solish. Har qanday narsada bo'lgani kabi
kanaldagi biologik tuzilishda disfunktsiya paydo bo'lishi mumkin,
bu hujayralar faoliyatini buzilishiga olib keladi (Zephyrs,
Sitdikova, 2010). Ushbu disfunktsiyalar birinchi navbatda bog'liq bo'lishi mumkin
kanal subbirliklarini kodlovchi genlarning genetik mutatsiyalari bilan,
shuningdek, o'zgarib turadigan endogen agentlar (otoantikorlar) bilan
kanalning ishi. Molekulyar biologiya va fiziologiyaning yutuqlari
ion kanallari tobora ko'payib bormoqda
patofizyolojik va amaliy qiymat. Yildan yilga
aniqlangan tug'ma kasalliklar soni ko'paymoqda
besh
(kanalopatiyalar) odamlar va hayvonlarga hamroh bo'ladi
kanallarning ishlamay qolishi. Ushbu sohalardagi tadqiqotlar imkon beradi
nuqsonning tuzilishi va faoliyati to'g'risida xulosa chiqarish
kanal, patogenezini, alomatlarini va patofizyolojikligini tushuntiring
ushbu nuqson bilan bog'liq kasalliklarni shakllantirish uchun asos,
davolash taktikasini ishlab chiqish.
Ushbu qo'llanmada zamonaviy ma'lumotlar tahlil qilingan
taqdim etilgan hujayraning asosiy ion kanallarini o'rganish
funktsional xususiyatlari, molekulyar tuzilishi va
potentsial va ligand bilan faollashtirilgan kanallarni tartibga solish mexanizmlari.
1. Tuzilishi va ishlashining umumiy tamoyillari
ion kanallari. Tasnifi
Hujayra membranasi. Hujayra membranalari lipidlardan iborat
va lipidlarga singib ketgan oqsil molekulalari (1-rasm). Lipid molekulalari
qalinligi taxminan 6 ga teng bo'lgan ikki qavatli membranada (ikki qavatli) tashkil etilgan
nm. Qutbiy gidrofilik lipid boshlari yuzma-yuz turibdi
membrana sirtlari va hidrofobik dumlari o'rtasiga qarab cho'zilgan
ikki qavatli. Lipidlar juda zich joylashgan, shuning uchun membrana yomon
suv o'tkazuvchan, deyarli ionlar uchun o'tkazilmaydi, aytmaslik kerak
boshqa yirik molekulalar haqida.
Oqsil molekulalari lipid qatlamiga qisman botiriladi
hujayradan tashqarida yoki sitoplazmatik tomondan. Ba'zi oqsillar
membranaga to'liq kirib boring. Membranani aniq singdirish
transmembran oqsillari ta'minlovchi tuzilmalarni hosil qiladi
harakat va membrana bo'ylab ionlar (ionli tashuvchilar va ionli
kanallar). Hujayra membranasi tuzilmalarini ikkiga bo'lish mumkin
sitoplazmani ajratib turadigan sirt plazma membranasi
atrofdagi hujayralar va hujayra ichidagi organoidlarning membranalari
(yadro, endoplazmik retikulum (EPR), Golji apparati,
mitoxondriya, pufakchalar va boshqalar) (Kandel, Shvarts, Jessel, 2002, Siegel va boshqalar.
al., 2006). Asosiy elektr uyali jarayonlar
plazma membranasida ochiladi.
Ion kanali nimaga o'xshaydi? 2-rasmda bo'lim ko'rsatilgan
ichki ionli hujayraning sirt membranasi
kanallar. Turli xil hayotda kanallarning zichligi juda katta farq qiladi
hujayralar. Membrananing bitta kvadrat mikrometri
birdan ikki minggacha ion kanallari. Ion kanali katta
aloqa qiladigan markaziy suv teshigini hosil qiluvchi oqsil
hujayraning tashqi va ichki muhiti. Kanalning tashqi og'zi bor,
6
hujayralararo muhitga qaragan va ichki, qaysi
sitoplazmasiga qaragan holda.
Anjir. 1. Hujayra membranasining tuzilishi.
Hujayra membranasi bu lipidli ikki qavatli qatlamdir
ajralmas oqsillar bilan singdirilgan. Membrana lipidlarining katta qismi
fosfolipidlar bo'lib, ular orasida eng ko'p uchraydi
fosfatidiletanolamin, fosfatidilkolin, fosfatidilserin,
fosfatidilinozitol. Shuningdek, membranalarda sfingolipidlar, to
tarkibiga sfingomielin, serebrosidlar va gangliozidlar kiradi. Serebrozidlar
uglevod qismini o'z ichiga olgan gangliozidlar ham mavjud
glikolipidlar deb ataladi. Membranalarda xolesterin,
steroidlar sinfiga mansub. Membran oqsillari va ba'zilari
lipidlar glikozillanishi mumkin, bu holda ular deyiladi
glikoproteinlar. (Nicholls va boshq., 2003, o'zgartirilgan).
Bundan tashqari, kanalda darvoza mavjud - bu maxsus bo'lim
konformatsion ravishda o'zgarishi va suv teshigi bilan qoplanishi mumkin. Qachon
ushbu eshik mexanizmidan foydalanib, kanal ochilishi mumkin va
yaqin (Kandel, Shvarts, Jessel, 2002).
Kanallarning bir nechta tasnifi mavjud
turli xil nisbatlar ishning xususiyatlarini va xususiyatlarini hisobga oladi
kanallar, molekulyar tashkilot va genlarni kodlash, tuzilishi
kanallar, ma'lum uyali funktsiyalarda ishtirok etish, tartibga solish,
kimyoviy blokerlarga nisbatan sezgirlik va boshqalar (Meir., Ginsburg,
Butkevich va boshq., 1999, Kandel, Shvarts, Jessel, 2002, Zefirov,
Sitdikova, 2002, 2010). Ushbu tasniflarni taqdim etamiz
o'quv qo'llanmaning tegishli bo'limlari.
oqsil fosfolipidlari
uglevod
qoldiqlar
ion kanali
7
Shakl 2. Hujayra membranasining ionli kanallari.
Ba'zi transmembran oqsillari ion kanallarini hosil qiladi. Ustida
rasmda sxematik ravishda markaziy suv bilan ionli kanal ko'rsatilgan
ba'zan, og'izlar va eshik mexanizmi. (Nicholls va boshq., 2003 p.)
o'zgarishlar).
Ion kanallarining ikkita asosiy turi mavjud. Barcha kanallar
qo'zg'aluvchan hujayralarni ikkita asosiy turga bo'lish mumkin. Birinchidan
turi - bu o'z-o'zidan ochiladigan va dam olish kanallari
hech qanday tashqi ta'sirsiz yoping. Ular uchun muhimdir
dam oluvchi MP avlodi. Ikkinchi turi - bu darvoza kanallari,
eshik kanallari (eshik - eshiklar). Dam olish vaqtida ushbu kanallar yopiq va mumkin
ba'zi bir ogohlantirishlar ta'siri ostida ochiladi.
Irritanlar to'g'ridan-to'g'ri kanalda harakat qilishlari mumkin yoki
ikkilamchi vositachilar tizimi orqali vositachilik qilish. Biroz
avlodda bunday kanallarning navlari qatnashadi
qo'zg'atuvchi hujayralarning elektr signallari (AP, sinaptik va
retseptorlari potentsiali) (Kandel, Shvarts, Jessel, 2002).
Selektivlik. Ko'pgina ion kanallari
selektivlik (selektivlik), ya’ni orqali xarakterlanadi
ma'lum bir turdagi kanallardan faqat ma'lum ionlar o'tadi. By
bu xususiyat natriy (Na-), kaliy (K-), kaltsiy bilan ajralib turadi
(Ca-), xlor (Cl-) kanallari. Kanallarning selektivligi aniqlanadi
sakkiz
gözenek hajmi, ionning hajmi va uning hidratsiya qobig'i, zaryad
ion, shuningdek kanalning ichki yuzasi zaryadi. Ammo,
darhol o'tkazib yuboradigan tanlanmagan kanallar ham mavjud
kaliy va natriy yoki xlor kabi bir necha xil ionlar
kaliy. Barcha ionlar o'tishi va hattoki o'tishi mumkin bo'lgan kanallar mavjud
kattaroq molekulalar (Hille, 2001).
Ochiq va yopiq holat. Ion kanali
ikki holat bilan tavsiflanadi - ochiq va yopiq. Bundan tashqari
yopiq holatdan ochiq holatga o'tish va aksincha sodir bo'ladi
deyarli bir zumda. Kanalning o'ziga xos xususiyati shundaki
u faqat ma'lum bir vaqt uchun ochiladi. Ochiq vaqt
har bir ochilish bilan kanal holatlari tasodifiy o'zgarib turadi,
ammo o'rtacha ochiq vaqt uchun xarakterli qiymatdir
kanallarning ma'lum bir turini va barcha tafovutlar shu atrofida sodir bo'ladi
o'rtacha. Odatda ion kanali 1ms ochiladi
(Hille, 2001).
Faollashtirish. Yuqorida aytib o'tilganidek, ba'zi ion kanallari
dam olish paytida ham tez-tez ochiladi. Boshqa so'zlar bilan aytganda,
ochiq kanalda bunday kanallarni topish ehtimoli
faollanmagan hujayra nisbatan yuqori. Boshqalar (darvoza)
ion kanallari bu holda yopiladi, ya'ni ularni topish ehtimoli
ochiq, och juda past. Bunday kanallarni faollashtirish
etarli stimul kashf qilish ehtimolini keskin oshiradi.
Faollashtirish usuli bo'yicha, barchasi shu paytgacha aniqlangan
ion kanallarini to'rt guruhga bo'lish mumkin (3-rasm). Biroz
kanallar hujayradagi jismoniy o'zgarishlarga alohida javob beradi
neyron membranasi. Ushbu guruhning eng taniqli vakillari
potentsial faollashtirilgan kanallardir. Misollar
AP hosil bo'lishiga mas'ul bo'lgan K-, Na-, Ca kanallari membranasidagi potentsialga sezgir bo'lib xizmat qiladi. Ushbu kanallar
membranadagi ma'lum potentsialga erishilganda oching.
Jismoniy o'zgarishlar bilan faollashtirilgan kanallar guruhiga,
javob beradigan mexanik sezgir kanallarni ham o'z ichiga oladi
mexanik stressda (hujayraning cho'zilishi yoki deformatsiyasi)
membranalar) (Kandel, Shvarts, Jessel, 2002, Zefirov, Sitdikova, 2002,
2010).
to'qqiz
Anjir. 3. Ion kanallarini faollashtirish usullari.
A - membrananing o'zgarishi bilan faollashtirilgan ionli kanallar
membrananing potentsiali yoki cho'zilishi. B - ionli kanallar faollashtirilgan
hujayradan tashqari yoki hujayra ichidagi kimyoviy vositalar (ligandlar)
tomonlar. (Nicholls va boshq., 2003, o'zgartirilgan).
Boshqa guruhning ionli kanallari qachon ochiladi
kimyoviy moddalar maxsus retseptorni faollashtiradi
kanal molekulasidagi bog'lanish markazlari. Bunday ligand bilan faollashtirilgan kanallar ikkala kichik guruhga bo'linadi
ularning retseptorlari markazlari bo'lishiga qarab
hujayra ichidagi yoki hujayradan tashqari. Ligand bilan faollashtirilgan kanallar,
hujayradan tashqari stimullarga javob berish ham deyiladi
ionotrop retseptorlari. Ular kanallarni o'z ichiga oladi
neyrotransmitterlarga sezgir va qabul qilish
ma'lumotni sinaptik tarzda uzatishda bevosita ishtirok etish
tuzilmalar (Kandel, Shvarts, Jessel, 2002, Zefirov, Sitdikova, 2002,
2010). Ligand bilan faollashtirilgan kanallar
sitoplazmatik tomoni, sezgir kanallarni o'z ichiga oladi
o'ziga xos ionlar va hujayra ichidagi kontsentratsiyaning o'zgarishi
ligandlar. Masalan, Ca-faollashtirilgan K-kanallari faollashadi
hujayra ichidagi kaltsiy kontsentratsiyasining mahalliy o'sishi.
Bunday kanallar hujayraning repolarizatsiyasida muhim rol o'ynaydi
PDni tugatish paytida membranalar. Ca ionlaridan tashqari, odatda
10
hujayra ichidagi ligandlarning vakillari tsiklikdir
nukleotidlar. Masalan, tsiklik GMF, retinal tayoqchalardagi Na kanallarining faollashishi uchun javobgardir. Ushbu turdagi kanal o'ynaydi
vizual analizator ishidagi asosiy rol.
In aktivatsiya usuli bo'yicha taqdim etilgan kanallarning tasnifi
asosan shartli. Ba'zi ion kanallari mumkin
faqat bir nechta ta'sir bilan faollashtiring. Masalan, Ca-faollashtirilgan K-kanallar ham o'zgarishga sezgir
potentsial va ba'zi potentsial faollashtirilgan ion kanallari
hujayra ichidagi ligandlarga sezgir (Kandel, Shvarts, Jessel,
2002, Zefirov, Sitdikova, 2002, 2010).
Yana bir bilvosita haqida alohida to'xtash kerak
metabotropik ishtirokida ion kanallarini faollashtirish shakli
plazma membranasining retseptorlari. Metabotrop retseptorlari
haqiqiylardan tashkil topgan oqsillar majmuasidir
nörotransmitter, G-protein bilan bog'langan retseptor oqsillari,
faollashtirilganda effektor oqsillari bilan o'zaro ta'sir qiladi -
fermentlarni yoki ion kanallarini, ularning faoliyatini o'zgartiradi. IN
faol bo'lmagan shaklda G-oqsil a-heterotrimer sifatida mavjud,
majburiy HDF. Retseptor oqsilini ligand bilan bog'lashda
a-subbirlikning faollashishi sodir bo'ladi, bu esa oshdi
GTP ga yaqinligi va b kompleksi uchun kamayganligi. IN
Natijada, a-subunit YaIMni chiqaradi, GTP ni biriktiradi va
g-dimerdan ajralib chiqadi. GTP bo'lgan kompleks holatida a-subbirlik har xil hujayra ichidagi hujayralarni faollashtiradi yoki inhibe qiladi
ajratishni katalizlaydigan fosfolipaza A2 kabi fermentlar
arakidon kislotasi, sintezni katalizlaydigan adenilat siklaza
ATP dan cAMP, cGMP ning sintezini katalizlaydigan guanilat siklaza
GTP, fosfatidilinozitol-4,5- ni ajratadigan fosfolipaza S
inositol-1,4,5-trifosfat (IF3) uchun membran difosfat va
diatsilgliserol.
Ushbu hodisalar natijasida ikkinchi darajali daraja
vositachilar - Ca, cAMP, cGMP, IF3 va diatsilgliserol ionlari
oqsil kinazlarining tegishli havzalarini faollashishiga olib keladi: cAMP ga bog'liq protein kinazlari (A-kinazlar), cGMPga bog'liq protein kinazlari
(G-kinazlar), Ca-kalmodulinga bog'liq oqsil kinazalari (B-kinazalar) va Sapfosfolipidga bog'liq oqsil kinazlar (C-kinazlar). Faollashtirish
oqsil kinazlari ion kanallarining fosforlanishiga olib keladi va
ularning ochilishini yoki yopilishini boshlashi mumkin (Kandel, Shvarts,
Jessel, 2002, Siegel va boshq., 2006, Tkachuk, 2007). Ba'zi hollarda
βγ dimer to'g'ridan-to'g'ri subbirliklarga ta'sir o'tkazishi mumkin
ion kanallari, stimulyatsiya yoki inhibisyonni keltirib chiqaradi
o'n bir
kanal faoliyati. Bunday holda, to'g'ridan-to'g'ri G-oqsil
ion kanallari bilan o'zaro ta'sir qiladi (Kandel, Shvarts, Jessel, 2002,
Siegel va boshq., 2006, Tkachuk, 2007). Ionotropik retseptorlardan farqli o'laroq
metabotrop retseptorlari bilan ketma-ket aloqa qilish imkoniyatiga ega
ko'plab o'nlab va yuzlab G-oqsil molekulalari, ular tarkibida
ko'p miqdordagi ferma molekulalarini faollashtiring buni
javobning keskin o'sishi bilan birga. Bularning barchasi olib keladi
ko'p miqdordagi ion kanallarini faollashtirish va uzaytirilishi
fiziologik javob (Kandel, Shvarts, Jessel, 2002, Siegel va boshq.,
2006).
O'chirish. Ba'zida etarli stimul o'chirib qo'yishi mumkin
dam olishda faol bo'lgan ion kanallari. Shuni unutmaslik kerak
kanalni faollashtirish yoki o'chirish, o'sish yoki pasayishni anglatadi
kanalni ochish ehtimoli, lekin o'sish yoki pasayish emas
kanalning ochiq vaqti.
Inaktivatsiya, desensitizatsiya, blokirovka. Jarayonlardan tashqari
faollashtirish va o'chirish, kanal orqali ion oqimi ikkitadan tartibga solinadi
boshqa jarayonlar. Birinchidan, ion kanali o'tishi mumkin
odatiy bo'lgan bunday konformatsion holat
faollashtiruvchi stimul kanalning ochilishiga olib kela olmaydi. Uchun
potentsial faollashtirilgan ion kanallari, bunday holat
inaktivatsiya deb ataladi. Harakatsizlik darajasi farqlanadi
tezda inaktivlanadi va sekin inaktivlanadi ion
kanallar. Kimyoviy ogohlantirishlarga javob beradigan kanallar uchun bu shunday
holat desensitizatsiya deb nomlanadi. Ikkinchidan, tugatish
ion oqimi kanal orqali ham sodir bo'lishi mumkin
ochiq kanal. Bu katta molekula bo'lganda sodir bo'ladi
(masalan, toksin molekulasi) ion kanaliga bog'lanadi va
teshiklarni jismonan to'sib qo'yadi. Yana bir misol
ba'zi kanallarni blokirovka qilish, masalan, magniy ionlari yoki
kadmiy. Ushbu kationlarning o'zi bunday ion kanallari orqali o'tmaydi,
ammo ular og'zidagi kanalga bog'lanib, shu bilan aralashadilar
boshqa kationlarning kirib borishi (Xill, 2001, Kandel, Shvarts, Jessel,
2002).
O'tkazuvchanlik va o'tkazuvchanlik. Har bir kanal
o'tkazuvchanlik va o'tkazuvchanlik bilan ajralib turadi. Oqim miqdori,
ion kanalidan o'tish to'g'ridan-to'g'ri aksidir
zaryadlangan ionlar kanal orqali qanchalik tez harakatlanishini. Ion joriy
ko'p jihatdan transmembran potentsialiga bog'liq. Agar a
membrananing ikkala tomonidagi ionlarning kontsentratsiyasi bir xil, keyin oqim
ochiq kanal (i)
, i = -V ga teng
, bu erda ⋅V
- membranadagi potentsial.
Ushbu formula o'zgartirilgan Ohm qonuni.
12
Doimiy kanal o'tkazuvchanligi deb ataladi. Ga qarab
ushbu doimiyning qiymatlari kanallarni yuqori va past darajalarga ajratib turadi
o'tkazuvchanlik. Membranada bir xil potentsial bilan, bilan kanal
yuqori o'tkazuvchanlik nisbatan ko'proq oqim o'tkazadi
past o'tkazuvchanlikka ega kanal. Supero'tkazuvchilar o'lchanadi
siemensda (sm). Neyronlarda transmembran potentsiali odatda bo'ladi
millivoltlarda (1 mV = 10-3 V), bitta ionli oqimlarda ifodalangan
pikoamperlarda kanallar (1 pA = 10-12 A), pikosimendagi o'tkazuvchanlik
(Men pSm = 10-12 sm) (Xill, 2001, Nichols, Martin, Wallas, Fuchs, 2003).
Ion kanalining o'tkazuvchanligi ikki omilga bog'liq: birinchidan, ionlarning ochiq joydan qanchalik oson o'tishiga
kanal. Kanalning ushbu ichki xususiyati o'tkazuvchanlik deb nomlanadi.
kanal. Ikkinchidan, o'tkazuvchanlik ionlarning kontsentratsiyasiga bog'liq
kanal og'zi yaqinida. Shunday qilib, ichkarida ham, tashqarida ham ionlar bo'lmaganda
o'tkazuvchanlik qiymatidan qat'i nazar, oqim bo'lishi mumkin emas
membrana bo'ylab kanal va potentsial farqi. Shuning uchun,
o'tkazuvchanlik va o'tkazuvchanlik o'rtasidagi bog'liqlik mumkin
quyidagicha ifodalanishi kerak:
Ochiq kanal ~ o'tkazuvchanlik.
O'tkazuvchanlik + ionlar ~ o'tkazuvchanlik.
Kanalning o'tkazuvchanligi xususiyatlari bilan belgilanadi
ionlarning kanal orqali o'tishi. Mumkin bo'lgan mexanizmlardan biri
ionlarning harakati suvli muhit orqali diffuziya,
kanalning teshiklarini to'ldirish. Diffuziya tushunchasi yotadi
ion o'tkazuvchanlik jarayoni haqidagi dastlabki farazlarga asoslanadi. Biroq, uchun
ko'pgina kanallarda oddiy diffuziya ionni tavsiflaydi
o'tkazuvchanlik etarli emas. Asosiy sabab shu
penetratsion ionlar ion oqsillari bilan o'zaro ta'sir qiladi
kanal. Shunday qilib, eritmada, zaryad borligi sababli, ionlar har doim
hidratsiya qobig'i bilan qoplangan. Agar ion kanalining teshigi tor bo'lsa,
ionni bo'shatish uchun ma'lum miqdorda energiya kerak bo'ladi
bog'liq suv molekulalari va uning kirib borishiga imkon beradi
ushbu sayt. Bundan tashqari, kanalda ion ob'ekt bo'lishi mumkin
kanal devorini zaryadlar bilan jalb qilish yoki qaytarish.
Ionning ion kanalining devorlari bilan o'zaro ta'siri olib kelishi mumkin
ionning bir bog'lanish markazidan o'ziga "sakrashi" ning bir turi
boshqa. Bunday ionlarning o'zaro ta'siri ionga ham ta'sir qilishi mumkin
ion kanallarining selektivligi va o'tkazuvchanligi (Hille, 2001,
Nichols, Martin, Wallas, Fuchs, 2003).
Ionlarning ochiq kanal orqali harakatlanishi. Haydash kuchlari.
Muvozanat potentsiali. Kanalda ion harakati
ikkita harakatlantiruvchi kuchlarning mavjudligi bilan ta'minlanadi. Birinchisi
13
farq bilan belgilanadigan kimyoviy harakatlantiruvchi kuch
hujayra tashqarisida va ichidagi ionlarning konsentratsiyasi (4-rasm). Diqqat
hujayra tashqarisidagi va ichidagi ionlar bir xil emas, bu ish bilan bog'liq
maxsus membranali transport tizimlari-tashuvchilar
(nasoslar). Ikkinchi kuch - bog'liq bo'lgan elektr harakatlantiruvchi kuch
membrana bo'ylab potentsial. Keling, harakatlantiruvchi kuchlarning o'zaro ta'sirini kuzataylik
K kanalining misoli (5-rasm). Agar K-kanal ochiq bo'lsa va membranada
konsentratsiya gradyenti mavjud t kaliy uchun, keyin K ionlari
kanal orqali harakat qilishni boshlang va qafasdan chiqing. Ionlar K olib yurishadi
musbat zaryadlar, shuning uchun membrana tashqi tomondan zaryadlanadi
ijobiy, hujayra tomonidan musbat zaryadlarning yo'qolishi olib keladi
ichki yuzada salbiy zaryad paydo bo'lishi
membranalar. Natijada, membranada farq hosil bo'ladi
potentsial (ichkarida manfiy zaryad bilan).
Anjir. 4. Ionlar ichidagi va hujayra ichidagi konsentrasiyalari
orqa miyaning motorli neyronlari.
Rasmda hujayradan tashqari va hujayra ichidagi ion kontsentratsiyalari ko'rsatilgan
mM), shuningdek ularning kontsentratsiyasining nisbati. Oklar bildiradi
ish tufayli membranalar orqali ionlarning harakatlanish yo'nalishi
diafragma nasoslari. AMMA
- - anionlar - yirik organik birikmalar
membrana orqali o'tmaydi.
o'n to'rt
Bu sodir bo'lishi bilanoq, elektr motifi paydo bo'ladi.
K ionlarining hujayraga kirishiga sabab bo'ladigan kuch. Oxir oqibat,
kimyoviy kuch elektr kuchi va ionlarning harakati bilan muvozanatlashadi
Kanal orqali K tugaydi. Membrana bo'ylab elektr potentsiali,
bu K ionlarining K-kanal orqali gradient bo'ylab harakatlanishini to'xtatadi
konsentratsiyasi kaliy uchun muvozanat potentsiali deb ataladi.
Ion zaryadi va uning konsentratsiyasi gradiyentini hisobga olgan holda, shunga o'xshash
konstruktsiyalar Na, Ca va Cl ionlari uchun tuzilishi mumkin, ular uchun
membranada selektiv kanallar mavjud (5-rasm) (Hille, 2001, Kandel,
Shvarts, Jessel, 2002, Nichols, Martin, Wallas, Fuchs, 2003).
Muvozanat potentsiali bog'liqligini yana bir bor ta'kidlamoqchiman
faqat membrananing ikkala tomonidagi ionlarning kontsentratsiyasida, lekin yoqilmaydi
ion kanalining xususiyatlari yoki ionning kirib borish mexanizmi
kanal. Skelet mushaklaridagi eksperimental aniqlash
sutemizuvchilar K uchun muvozanat potentsiali borligini ko'rsatdilar
-95 mV ga teng (belgi ichki yuzadagi zaryadni ko'rsatadi
membranalar), Na ionlari - +67 mV, Ca ionlari - +123 mV. Cl uchun muvozanat potentsiali -89 mV (5-rasm). Boshqalarda
qo'zg'atuvchi hujayralar, masalan, neyronlarda, muvozanat xlor
potentsial kamroq va -40-50 mV ga teng (Boron, Boulpaep, 2003).
Muvozanat potentsialini Nernst tenglamasi yordamida hisoblash mumkin:
)
[]
[]
ln (0
men
X
X
X
z F
R T
E ⋅


=
,
bu erda [X] o va [X] I, ionning hujayra tashqarisidagi va ichidagi konsentratsiyasi, F -
Faradey doimiysi, R - gaz doimiysi, T - harorat
Kelvin, z - ionning valentligi. Ushbu tenglama qo'llanilishi mumkin
har qanday uchun elektrokimyoviy muvozanat potentsialini hisoblash
va u.
Muvozanat potentsiali kontseptsiyasiga asoslanib, u bo'ladi
tabiiy sharoitda qanday kuch harakatni ta'minlayotganini aniqlang
ionlari kanallar orqali. Formulalar bo'yicha - i = -V
-onik oqim
kanal membranadagi potentsialga mutanosib, ammo bu formula bunday emas
uchun konsentratsiya gradiyenti va muvozanat potentsialini hisobga oladi
va u. Masalan, -95 mV potentsialda K-kanallari orqali oqim bo'lmaydi,
chunki bu potentsial kaliy muvozanat potentsialiga teng,
+67 mV potentsialda Na-kanallari orqali oqim bo'lmaydi, +123 mV da -
Ca kanallari orqali.
o'n besh
Shakl 5. Turli xil ionlar uchun harakatlantiruvchi so'nggi kuchlar.
A - K-, Na-, Ca- va Cl-kanallar ochilganda ionlar harakatlanadi
membrana qadar konsentratsiya gradiyenti bo'ylab
ionning harakatini to'xtatadigan potentsial paydo bo'lmaydi (muvozanat)
potentsial). Ok ionning harakatlanish yo'nalishini ko'rsatadi. Uchun
har bir ion muvozanat potentsiali bilan ifodalanadi (belgisi zaryadni bildiradi
membrananing ichki yuzasi). B - muvozanat qiymatlari
potentsial (turli ionlar uchun qisqa gorizontal chiziqlar).
Vertikal strelkalar at har bir ion uchun harakatlantiruvchi kuchni ko'rsatadi
membrana potentsiali (MP) -80 mV (nuqta chiziq). Qadriyatlar
sutemizuvchilarning skelet mushaklari uchun hisoblangan. Odatda berilgan
Mushak bo'lmagan hujayralar uchun ECl qiymati. Na va Ca ionlari uchun o'qlar
pastga yo'naltirilgan, bu MP ning bunday qiymatlarida ochilish ekanligini ko'rsatadi
kanallari kiruvchi ion oqimiga olib keladi. K ionlari uchun o'q yo'naltiriladi
yuqoriga, ya'ni harakatlantiruvchi kuch chiqadigan tokni keltirib chiqaradi. Suyak mushak hujayralarida Cl ionlari uchun harakatlantiruvchi kuch tashqi tomonga yo'naltiriladi va ichida
boshqa hujayralar - ichkariga. (Boron, Boulpaep, 2003, o'zgartirilgan).
o'n olti
Shuning uchun kanal orqali oqim o'rtasidagi farqga mutanosibdir
MF (V) qiymati va ion uchun muvozanat potentsialining qiymati (
E), i = γ⋅ (V - E)
... Bu farq ⋅ (V - E)
va bu oxirgi haydash
ion uchun kuch. Shakl. 7 hosil bo'lgan harakatlantiruvchi kuchlarni ko'rsatadi
-80 mV membrana potentsialida turli xil ionlar: K ionlari uchun u
+15 mV, Na ionlari - -147 mV, Ca ionlari - -203 mV, Cl ionlari -
+9 dan -47 gacha. Taqdim etilgan ma'lumotlardan bir nechta ma'lumotlar olinadi.
xulosalar. Birinchidan, so'nggi harakatlantiruvchi kuch MFga bog'liq; ikkinchidan, belgi ionlarning ochiq orqali harakatlanish yo'nalishini bildiradi
kanal ((+) - ionlarning hujayradan chiqishi va (-) kirish). Uchinchidan, mutlaq
yakuniy harakatlantiruvchi kuchning qiymati qiymatga mutanosibdir
kanal orqali ion oqimi (Boron, Boulpaep, 2003).
Membrananing oqimlari va potentsiallari. Agar membranadagi kanallar bo'lsa
juda ko'p, keyin membrana orqali oqim (I)
har biri orqali oqim bilan belgilanadi
kanal (i)
, kanallarning umumiy soni (N)
va ehtimollik (p)
Bormoq,
ushbu kanal ochilsa, I = i ⋅p ⋅N
... Bo'linish bku joriy
membrana orqali zaryadlangan zarrachalarning harakatlanishi, keyin bo'ladi
membrana bo'ylab potentsialning o'zgarishi. Membrana oqimlari hosil bo'ladi
ionlari zaryad bilan farq qiladi, shuning uchun membranadagi potentsial bo'ladi
ushbu oqimlarning kattaligi va yo'nalishiga bog'liq (Bor, Boulpaep,
2003).
Ion kanallarini molekulyar tashkil etish tamoyillari.
Zamonaviy tadqiqot usullaridan foydalanishga ruxsat berildi
eng taniqli ionning molekulyar tuzilishini aniqlang
kanallari (Meir, Rahamimoff, 1999, Hille, 2001) va aniqlang
ularning elementlarining funktsional ma'nosi. Bu deyarli aniqlandi
har qanday kanal bir nechta tarkibiy va funktsionallardan iborat
ochilish, yopish, selektivlik uchun javobgar qismlar,
inaktivatsiya, tartibga solish.
Ion kanalining teshik hosil qiluvchi qismi aks ettirishi mumkin
bir nechta shaklida tashkil etilgan bitta polipeptiddir
bir xil transmembrana domenlari yoki bir nechtasidan iborat
ikkalasi ham bir xil bo'lishi mumkin bo'lgan oqsil subbirliklari
(homooligomer) va ularning tarkibida bir xil emas (heterooligomer)
tuzilishi (6-rasm). Har bir teshik hosil qiluvchi subbirlik yoki domen
odatda N- va C-terminal oqsil domenlari bo'lgan bir nechta transmembran a-spiral segmentlari bilan ifodalanadi,
hujayra ichi yoki hujayradan tashqari yo'naltirilgan. Biri
potentsial faollashtirilgan subbirlikning transmembran segmentlari
kanallarda musbat zaryadlarning noyob to'plami va
potentsial sensor sifatida ishlaydi (Armstrong, Hille, 1998, Hille,
2001). Teshik hosil qiluvchi subbirliklarning tarkibidagi deyarli barcha kanallar
17
har xil bilan bog'laydigan tartibga soluvchi domenlarga ega
tartibga soluvchi molekulalar.
Kanallar tanlab o'tuvchi ionlarning xususiyatiga ega,
deb nomlangan kanalning eng tor nuqtasida amalga oshiriladi
tanlangan filtr. Masalan, kation-selektiv kanallar ko'pincha
selektiv filtr sohasidagi salbiy zaryadlangan qoldiqlarga ega,
ijobiyni jalb qiladigan va salbiyni qaytaradigan
ionlari (Armstrong, Xill, 1998, Xill, 2001).
Ko'pgina ion kanallari bir yoki bir nechtasiga ega
modulyatsion o'ynaydigan yordamchi bo'linmalar,
tizimli yoki barqarorlashtiruvchi rollar (6-rasm) (Catterall, 2000). Bular
subbirliklarni ikkita asosiy sinfga bo'lish mumkin. Bitta sinf
butunlay sitoplazmatik hujayra ichidan iborat
transmembranali domenlarga ega bo'lmagan subbir birliklar, boshqalari -
bir yoki bir nechta transmembranali domenlarni o'z ichiga oladi.
Molekulyar biologiya usullari aniqlandi
potentsial faollashtirilgan ion kanallarini faollashtirish va inaktivatsiyalashning molekulyar mexanizmlari. Potentsial faollashtirilgan kanallarning ochilishi MFning pasayishi bilan bog'liq bo'lganligi sababli
kanal ochildi, tarkibida zaryadlangan tuzilmalar mavjud
depolarizatsiya paytida o'z pozitsiyasini o'zgartiradigan kanal oqsillari.
Tadqiqotchilarning alohida e'tiborini jalb qilgan tuzilmalardan biri
bu ulanish S4 spiral segmenti bo'lib, u kirib boradi
membrana va musbat zaryadlangan zanjirni o'z ichiga oladi
aminokislotalar, ya'ni lizin yoki arginin, joylashgan
molekulaning ushbu qismidagi har uchinchi holat. Taklif eting
ushbu segment potentsialga sezgir element rolini o'ynaydi,
MP va eshik mexanizmining ishlashi o'rtasida bog'liqlikni ta'minlash.
Ushbu taxminlar yo'naltirilgan mutatsiyalar bilan tasdiqlangan
kalamush miyasi Na kanali molekulasining S4 mintaqasini kodlovchi gen.
Neytral yoki kislotali aminokislota qoldiqlarini biriga almashtirildi
yoki undan ko'p miqdorda gidroksidi qoldiqlarni musbat olib tashlash
spiraldan zaryadlar. Bunday mutatsiyalar kanal ochilishining potentsial bog'liqligini buzishiga olib keldi. Shunga o'xshash natijalar qo'lga kiritildi va
S4 K-kanal mintaqasidagi mutatsiyalar bilan tajribalarda (Hille, 2001,
Kandel, Shvarts, Jessel, 2002).
o'n sakkiz
sitoplazma
Anjir. 6. Potentsial faollashtirilgan ion kanallarining tuzilishi
Potentsial faollashtirilgan Na va K kanallarining teshik hosil qiluvchi a-subbirligi. Na-kanalning a-subbirligi bitta oqsildir
to'rt hujayra (I-IV) bo'lgan hujayra ichidagi ulangan molekula
aminokislota ilmoqlari. Har bir domen 6 spiralga ega
transmembran segmentlari. A subbirligi kanal hosil qiladi. a-subbirlik
K-kanal bitta Na-kanal domeniga o'xshaydi. Bunday holda, kanal
to'rtta a-subbirlikni biriktirish natijasida hosil bo'lgan. O'ng tomonda ko'rsatilgan
kanallarning sxematik namoyishi (yuqori ko'rinish). O'zaro
teshik hosil qiluvchi (a) va yordamchi (tartibga soluvchi) joylashuvi
subbirliklar. (Kandel, Shvarts, Jessel, 2002, o'zgartirilgan).
An'anaviy kanalni faollashtirish modeliga ko'ra, depolarizatsiya
membrana musbat zaryadlarning yo'nalishda siljishini keltirib chiqaradi
hujayradan tashqari muhit, shuning uchun butun segment xuddi shu tarzda harakat qiladi
yo'nalishi (7-rasm A), har qanday to'rtinchi segment
kichik bo'linma o'zining kichik bo'shlig'ida harakat qiladi,
molekulaning boshqa qismlari tomonidan hosil qilingan, masalan, 1-3 segmentlar.
S4-ni ko'chirish qo'shimcha o'zgarishlarga olib keladi
kashfiyotga olib keladigan oqsil molekulasining konformatsiyalari
kanal. Dam olish holatida salbiy hujayra ichidagi zaryad
segmentni sitoplazma tomon tortadi. Foydalanish
bakterial K kanalini rentgenologik strukturaviy tahlil qilish usuli
o'n to'qqiz
hislar harakatini tavsiflovchi modelni qayta ko'rib chiqishga olib keldi orah
salohiyat (Jiang va boshq., 2003). Yangi g'oyalarga ko'ra
S4 segmentining potentsial sezgir elementlari joylashgan
a-subbirlikning tashqi yuzasi, "loblar" hosil qiladi (7A-rasm). IN
dam olishda, "pichoqlar" ichki tomonga yaqinroq joylashgan
membranalar va kanal toraygan. Depolarizatsiya bilan
membrana segmenti S4 vertikal harakat qiladi va egallaydi
holati, shu bilan zaryadlarni elektr maydon orqali uzatadi
(rasm 7A). Natijada, a-subbirliklar silindrsimon shaklga ega bo'ladi
shakli paydo bo'lib, kanal ochiladi (Jiang va boshq., 2003 a, b).
Kanal inaktivatsiyasining molekulyar mexanizmlari har xil (7-rasm B).
Voltajli kanallar odatda ikkita turni namoyish etadi
inaktivatsiya - tez va sekin. Ushbu ikkita elektr o'tkazuvchan emas
holatlar turli molekulyar mexanizmlar vositachiligida.
Tez inaktivatsiya tez va to'liq pasayish sifatida tavsiflanadi
qisqa depolarizatsiyaga javoban kuzatilgan oqimlar
(millisekundlar). Hujayra sekin inaktivatsiya sodir bo'ladi
soniyalar va daqiqalar davomida depolyarizatsiya qiladi. Shtatdan qaytish
membrana xuddi shu tarzda repolarizatsiya qilinganida inaktivatsiya sodir bo'ladi
vaqt o'lchovlari inaktivatsiyaning o'zi.
Tez inaktivatsiyani tushuntirish uchun (N-turi deb ataladi)
inaktivatsiya) to'p va zanjir modeli taklif qilingan (Armstrong,
Hille, 1998), unda hujayra ichidagi to'suvchi zarracha ("to'p"),
molekulyar kanalning sitoplazmatik tomoniga biriktirilgan
zanjir, kanalning ichki og'ziga kiradi va ionlar oqimini bloklaydi (2-rasm).
7B). Na kanalining tez inaktivatsiyasi sitoplazmatik bilan bog'liq
III va IV domenlarni birlashtiruvchi pastadir, bu erda inaktivatsiya zarrasi
(shar) tsikl markazida 3 ta aminokislotadan tashkil topgan ko'rinadi.
Tez inaktiv qilingan K kanallarining "to'pi" NH2- ning bir qismidir.
oxiri. S-tipdagi sekin inaktivatsiya nafaqat tezligidan farq qiladi
kinetik, shuningdek, strukturaviy va, ehtimol, bog'liqdir
oqsil konformatsion o'zgarishlari. Deyarli hamma bunga ega
potentsial faol kation kanallari. Ta'riflangan buzilishlar
nuqta mutatsiyalari bilan inaktivatsiya mexanizmlari P-tipiga olib keladi
inaktivatsiya (teshik turi). Boshqa inaktiv qiluvchi vositalar ham tavsiflangan.
hujayra ichi teshigining modifikatsiyasini o'z ichiga olgan mexanizmlar
qo'shimcha subbirliklarga ega kanal.
yigirma
Anjir. 7. Aktivizatsiya va inaktivatsiyaning molekulyar mexanizmlari
ion kanallari.
A - javoban kanalni faollashtirish mexanizmini aks ettiruvchi modellar
membrana bo'ylab potentsialning o'zgarishi. An'anaviy sxema bo'yicha to'rtinchisi
har bir bo'linmaning spirali musbat zaryadlarni (datchik) ko'taradi
potentsial) va kanal ichida tashqi yuzaga qarab harakat qiladi
membranalar, tetramer shakli o'zgarishsiz qoladi. Ga binoan
boshqa model zaryadlari bo'ylab harakatlanadigan "pichoqlar" tomonidan amalga oshiriladi
tetramerning tashqi yuzasi, uning shakli o'zgarib turadi (Tszyan Y., Li A., Chen
J. va boshq., 2003). B - ko'plab kanallarning tez harakatsizligi ta'minlanadi
kanal ichidagi og'izning tiqilib qolishi
aminokislota pastadir (shar bilan zanjirdagi model). (Nicholls va boshq.,
2003).
21
Barcha ligand bilan faollashtirilgan kanallarning asosi (yoki ionotropik)
retseptorlari) - bu beshta, kamroq tarqalgan katta oqsil
to'rtta oqsil bo'linmasi. Oqsil molekulyar og'irliklari turlicha
40 dan 70 kDa gacha. Qabul qiluvchilarning pastki bo'linmalari qalinlikka singib ketadi
ion kanalini hosil qiluvchi hujayra membranasi. Birlamchi tuzilish
ligand bilan faollashtirilgan turli kanallarning oqsil subbirliklari
yuqori darajadagi homologiyani ochib beradi - 20 dan 60% gacha. Liganda faollashtirilgan kanallarda potentsial sensor mavjud emas, ammo ular mavjud
sirtdan chiqib turgan maxsus hujayradan tashqari domenlar
hujayralar va mediator bilan tan olinishi va o'zaro aloqasi uchun xizmat qiladi.
Membrananing ichki yuzasida joylashgan domenlar
skelet oqsillari bilan ta'sir o'tkazish uchun xizmat qiladi va
hujayra ichidagi modulyatsiya qiluvchi omillar. Dam olish paytida
ionotrop retseptorlari kanallari o'zaro ta'sirlashganda yopiq
mediator, subbirliklarda konformatsion o'zgarish yuz beradi
retseptorlari va kanal ochiladi. Faollashtirishdan keyin retseptorlar yo'qotadi
bir muncha vaqt uchun vositachiga nisbatan sezgirlik keladi
vaqtinchalik desensitizatsiya (Hille, 2001, Kandel, Shvarts, Jessel, 2002).
ACh retseptorlari, gamma-aminobutirik kislotani kodlovchi genlarni tahlil qilish
ruxsat etilgan kislotalar (GABA), serotonin (5-HT3) va glitsin
ligand bilan faollashtirilgan kanallarning aynan shu kanalga tegishli ekanligini taxmin qilish
turli xil ionli selektivlikka qaramay, oila.
Glutamat retseptorlari boshqa sinfga o'xshaydi
oqsillar va ligand bilan faollashtirilgan kanallarning boshqa genetik oilasini anglatadi. Ligand faollashtirilgan uchinchi oila
ATP retseptorlari tomonidan hosil bo'lgan kanallar.
ATP retseptorlari transmembran topologiyasi o'rganilmagan
to'liq, aftidan, kanal subbirligida ikkitasi mavjud
katta hujayra tashqari tsikli bilan bog'langan transmembranali domen
(Kandel, Shvarts, Jessel, 2002).
Ion kanallarining hosil bo'lishi. Noyob istisnolardan tashqari, har biri
inson tanasining hujayrasida bir xil genlar to'plami mavjud,
ularning soni inson genomining taxminan 50,000,1-2% ni tashkil qiladi
ion kanali oqsillarining katta oilasini kodlaydi. Ularning mavjudligi yoki
boshqa hujayralardagi boshqa turdagi ion kanallari
o'rnatilgan m-da ma'lum bir hujayrada ifodalangan genlar
vaqtning ma'lum bir lahzasi. Ko'p kanal genlari ifoda etilgan
to'qimalarga xos usul, boshqalari esa ifoda etilgan
hamma joyda (Feliks, 2000). Muayyan genning faollashishi bog'liq
bir qator qo'shimcha va hujayra ichidagi omillar. DNK bilan bog'lovchi regulyativ oqsillar (transkripsiya omillari)
22
ba'zi kanallarning subbirliklarini ifodalash, sintez qilinadi
sitoplazma va yadroga yadro teshiklari orqali kiradi.
Boshqalarga qaraganda miyada ko'proq genlar ifodalanadi
tanalar. 10,000 ga teng bo'lgan 200,000 turli xil mRNA ekspressioni ko'rsatilgan
masalan, buyrak yoki jigarga nisbatan bir necha baravar ko'p. Hujayraning yadrosida
Joyda RNK molekulalari (rRNK, mRNK, tRNK) hosil bo'ladi
DNK molekulasining nukleotid zanjirlaridan biri - jarayon
transkripsiyalar. RNK molekulalari yadroni yadro teshiklari orqali tark etadi va
kanal subbirliklarining sintezi hujayra sitoplazmasida sodir bo'ladi. mRNK
kichik klasterlar hosil qiladigan ribosomalar bilan bog'lanadi,
qo'pol yuzaga biriktirilgan polisomalar deyiladi
EPR. Tarjima paytida ribosomalar integralni sintez qiladi
sitoplazmatik tomonida C-terminali va ER-ning ichki tomonida N-terminali bo'lgan membrana oqsili. Bunday holda, polipeptid mumkin
bir nechta transmembran mintaqalariga ega. EPRda mavjud
polipeptidlarning modifikatsiyasi - molekula ichidagi hosil bo'lish
uchun muhim bo'lgan disulfid bog'lari (Cys-S-S-Cys)
oqsilning uchinchi tuzilishining shakllanishi. Oqsillar ta'sir qilishi mumkin
sintez paytida bo'lgani kabi bir nechta modifikatsiyalar (kotranslyatsion),
va keyin (tarjimadan keyingi). Umumiy kotranslyatsion usullardan biri
modifikatsiyalari - miristil guruhi bilan atsilatsiya, 14-uglerod
yog 'kislotasi, bu oqsilni membranaga bog'lashga imkon beradi
yog 'kislotasidan foydalanish. Izoprenilatsiya - misol
bog'langan oqsillar uchun muhim bo'lgan translyatsiyadan keyingi modifikatsiya
membrananing sitosolik tomoni bilan. Ba'zi tarjima qilinganidan keyin
modifikatsiyalari qayta tiklanadi va oqsil funktsiyasini tartibga soladi. Bittasi
eng muhim modifikatsiyalar bu gidroksilning fosforillanishidir
serin, treonin yoki tirozin qoldiqlari tarkibidagi oqsil kinazalari guruhlari.
Defosforillanish oqsil fosfatazalari bilan katalizlanadi. Rahmat
ion, kovalent, vodorod va hidrofobning paydo bo'lishi
aminokislotalarning bir-biridan uzoq bo'lgan radikallari orasidagi bog'lanishlar
aminokislotalar zanjiri qat'iy belgilangan holda buklanadi
Shunday qilib, oqsilning uchinchi tuzilishi - subbirlik hosil bo'ladi
kanal. Sintez qilingan oqsil Golgi kompleksiga o'tadi,
bu erda membrana pufakchasi (pufakcha) hosil bo'ladi, tashiydi
kanalning hujayra membranasiga bo'linishi. Keyin pufakcha birlashganda
membrana alohida kanal subbirliklariga joylashtirilgan
hujayra membranasiga, ularning birlashishi va ion kanalining hosil bo'lishiga,
yordamida membrananing ma'lum bir joyiga o'rnatiladi
maxsus molekulalar (Kandel, Shvarts, Jessel, 2002).
Ion kanallarining xilma-xilligi nafaqat bog'liq
kanallarning ayrim turlarini kodlovchi turli xil genlar, ular
23
monomerning molekulyar birikmalariga olib keladi, lekin jarayon bilan ham
bir xil genga imkon beradigan muqobil qo'shilish
bir nechta variantlarni ishlab chiqaradi va shuning uchun har xil
proteinli ovqatlar. Demak, "izotiplar" xilma-xilligi asosida
kanallar bir nechta genetik va molekulyar mexanizmlarga ega:
1) kanallarning turli izotiplarini turli genlar tomonidan kodlash; 2)
kanal peptidi mumkin bo'lgan muqobil qo'shilish
DNKning turli qismlari (kodlar) bilan kodlangan. Transkripsiya
ekzonlar turlicha birlashishi izotiplarning paydo bo'lishiga olib keladi
kanallar; 3) bitta tarkibidagi turli subbirliklarning birikmasi
ion kanallarining pastki oilalari; 4) teshik hosil qiluvchi birikma
turli xil subbirliklar (teshik hosil qiluvchi subbirliklar)
yordamchi bo'linmalarning variantlari (Sperelakis, 1995).
Tanadagi kanallarning izotiplari xilma-xilligi katta
biologik ahamiyatga ega. Birinchidan, har bir izotip har xil
ma'lum narsaga mos keladigan funktsional xususiyatlar
qafas. Ikkinchidan, kanal izotiplari har xil bo'lishi mumkin
imkon beradi hujayra ichidagi modulyatorlarga sezgir
ma'lum kanallarning xususiyatlarini o'zgartirish uchun uyali mexanizmlar
tanlab. Uchinchidan, o'xshash kanallarning izotiplari mavjudligi
Kinetik xususiyatlar kuchayishda rol o'ynashi mumkin
ma'lum bir uyali funktsiyani bajarish ishonchliligi. Yo'q
kanal izotiplarining xilma-xilligi bundan mustasno
harakatga evolyutsion moslashuv natijasi
biologik toksinlar (Meir va boshq., 1999).
Ion kanallarini tartibga solish. Ion kanallarining faoliyati mumkin
bir qator omillar bilan tartibga solinadi. Imkoniyatlarning o'zgarishi
membrana nafaqat potentsial aktivatsiyani faollashtiradi
va boshqa turdagi ion kanallarining ishini modulyatsiya qilish.
Kanallar kimyoviy ligandlar tomonidan boshqariladi
tashqi va hujayra ichidagi kanallar bilan aloqa qilish
membranalar. Ba'zi potentsial faollashtirilgan kanallarni faolsizlantirish
Ca ionlarining kirishini talab qiladi. Ca ionlari ham kanalni inaktiv qilishi mumkin
to'g'ridan-to'g'ri kanalning bir qismi bilan bog'lanish yoki faollashtirish orqali
hujayra ichidagi fermentlar, kanalni faolsizlantiradigan
oqsillarni fosforillanish orqali. Kanallar ham mumkin
bosim yoki kuchlanish bilan tartibga solinadi. Shu bilan birga, energiya
membranani cho'zish bilan bog'liq bo'lib, kanal orqali uzatiladi
sitoskelet yoki to'g'ridan-to'g'ri kuchlanishni o'zgartirish orqali
lipidli ikki qatlam. Tez kanal eshiklari mumkin
metabolizmning uzoq muddatli o'zgarishi bilan tartibga solinadi
hujayra holati. Ba'zi kanallar hujayra ichidagi narsalarga sezgir
24
ATP darajasi, boshqalarda esa portal xususiyatlari o'zgaradi
oksidlanish-qaytarilish holatining o'zgarishiga javob va
hujayradan tashqari pH (Sperelakis, 1995, Hille, 2001). Ion kanallari
bir qator hujayra ichidagi harakatlarning maqsadlari
kaskadlarning faollashishi natijasida hosil bo'lgan vositachilar
hujayra ichidagi reaktsiyalar. Kinetik xususiyatlarning modulyatsiyasi ko'rsatilgan
tsiklik nukleotidlar ta'sirida turli xil ion kanallari,
oqsil kinazalari, gazli vositachilar, arakidon kislotasi va uning
metabolitlar va boshqa yog 'kislotalari (Kandel, Shvarts, Jessel, 2002).
2. Ion kanallarini o'rganish usullari
Qo'zg'aluvchan to'qimalarda ion kanallarini o'rganish
turli xil elektrofizyolojik ishlatiladi,
biokimyoviy, farmakologik, genetik va boshqa usullar.
Elektrofizyologik usullar
Integral oqimlar va potentsiallarni ro'yxatdan o'tkazish. Yo'l harakati
ionlari juda ko'p sonli turli xil ion kanallari orqali
membrana ajralmas transmembran oqimini hosil qiladi, bu
membranadagi zaryadlarning qayta taqsimlanishiga va o'zgarishiga olib keladi
salohiyat Bunday holda, har qanday o'zgarishlarni ro'yxatdan o'tkazish mumkin.
oqimlar oqimi natijasida membranadagi potentsial yoki
membranadan oqib o'tadigan oqimlarni ro'yxatdan o'tkazish. Elektrofizyologik
membranadan oqib tushayotgan potentsial va oqimlarni qayd etish usullari
qo'zg'aluvchan hujayralarni shartli ravishda ichki va ga bo'linishi mumkin
hujayradan tashqari. Buning uchun odatda metall ishlatiladi
elektrodlar yoki shisha mikropipetkalar (mikroelektrodlar).
Hujayra ichidagi ro'yxatdan o'tish. 1939 yilda A. Xodjkin va
A. Xaksli birinchi bo'lib membrana bo'ylab potentsiallar farqi va PD ni o'lchagan
yupqa metalldan foydalangan holda hayvon qafasi
ulkan aksonga kiritilgan qutblanmaydigan elektrod
kalmar (Xodkin, Xaksli, 1945). Ushbu tajribalarda elektrod
asab tolasiga asab kesimidan kiritilgan
buzilmagan akson qismlari, befarq elektrod
atrofdagi eritmada edi. Bunday vaziyatda,
tolali aksoplazma va tashqi o'rtasidagi keskinlikni ro'yxatdan o'tkazish
yuvish eritmasi. Elektrdan keyin
tirnash xususiyati, hujayra ichidagi elektrod tezda qayd etilgan
kuchlanish tebranishi - depolarizatsiya fazasidan iborat PD -
dam olish potentsialidan (-70 mV) + 30- + 40 mV gacha potentsial o'sishi -
va repolarizatsiya bosqichi - potentsialning asl darajasiga qaytishi.
25
Ushbu usul kanallarning funktsiyasini faqat bilvosita baholashga imkon beradi.
PD shaklidagi o'zgarishlar to'g'risida (Xodkin, Xaksli, 1945, 1952, Nikols,
Martin, Wallas, Fuchs, 2003).
Yuqoridagi usuldan faqat juda katta hajmda foydalanish mumkin
ob'ektlar (ulkan aksonlar). Hujayra ichidagi dastur
neyronlarni va mushak hujayralarini o'rganishga olib keldi
elektrofizyologiyani kiritish bilan mumkin
taklif qilingan shisha mikroelektrodlarning tajribasi
1946 yilda Jerar va Ling (Ling, Jerard, 1949). Ushbu usul,
hujayra qoldig'ining MFini aniq o'lchashdan tashqari, u ro'yxatdan o'tishni ta'minladi
PD, shuningdek sinaptik va retseptorlari signallari. Usul
MP ning hujayra ichidagi mikroelektrlarini ro'yxatdan o'tkazish
rasmda tasvirlangan. 8. Shisha mikroelektrod
(mikropipetka) uchi diametri taxminan 0,5 mkm, to'ldirilgan
konsentrlangan fiziologik eritma (masalan, KCI), etkazib beriladi
hujayraga, ikkinchi elektrod hujayradan tashqaridagi suyuqlikka joylashtirilgan. Ikkalasi ham
uchun elektrod kuchaytirgichga va osiloskopga ulangan
ro'yxatdan o'tish imkoniyati. Mikroelektrod bilan pirsing paytida
hujayra membranasi, osiloskop tashqi ko'rinishini qayd etadi
dam olish MF ga mos keladigan salbiy potentsial (8-rasm).
8. Shakl yordamida membrana potentsialini ro'yxatdan o'tkazish
shisha mikroelektrodlar.
1- ikkala elektrod ham hujayradan tashqari eritmada. 2 - bitta
elektrod qafas ichiga haydaladi. O'ng tomonda kirish so'zi ko'rsatilgan
hujayradagi mikroelektr yozilgan joyning siljishiga olib keladi
salbiy qadriyatlarga potentsial. Bunday holda MP-ni dam oling
-60 mV ga teng. (Kandel, Shvarts, Jessel, 2002, o'zgartirilgan).
26
Shakl 9. Uzatish paytida membrana potentsialining o'zgarishi
elektr toki.
A - hujayra ichidagi bitta mikroelektrod hujayraga kiritiladi va
dam olish MP-ni ro'yxatdan o'tkazadi. Yana bir hujayra ichidagi mikroelektrod
hujayraga kiritilgan va zaif qisqa muddatli uzatishga xizmat qiladi
generatordan oqimning zarbalari. O'tkazilgan oqim kirishga ega bo'lsa
yo'nalishi, keyin MP hujayra membranasida zaryadlarning qayta taqsimlanishi tufayli
pasayadi (depolarizatsiya). Depolarizatsiya miqdori kuchga bog'liq
oqim va paydo bo'ladigan potentsial elektrotonik deb nomlanadi
salohiyat B - shunga o'xshash elektron, lekin o'tgan oqim mavjud
chiquvchi yo'nalish. Bunday holda, MP ko'payadi
(giperpolarizatsiya). (Kandel, Shvarts, Jessel, 2002 yil o'zgartirilgan iami).
27
Hujayra ichidagi shisha mikroelektrodlardan foydalanish
uzatish paytida MFdagi o'zgarishlarni ro'yxatdan o'tkazish mumkin
ikkinchi juftlik yordamida membrana orqali elektr toki
oqim manbaiga ulangan elektrodlar (9-rasm). Qachon
chiquvchi yo'nalishdagi elektr tokini o'tkazish
membranadagi zaryadning pasayishi va MF ning pasayishi -
depolarizatsiya. O'tkazilgan oqim yo'nalishini o'zgartirish olib keladi
ichki yuzada salbiy zaryadning oshishi
membranalar - giperpolarizatsiya. In Vivo jonli ravishda
qo'zg'aluvchan hujayralar membranasining depolarizatsiyasi yoki giperpolarizatsiyasi
potentsial faollashtirilgan yoki ligand bilan faollashtirilgan ion kanallari ochilganda paydo bo'ladi. Shunday qilib, Na- yoki Ca-kanallarning ochilishi va
hujayraga musbat zaryadlangan ionlar oqimi bo'ladi
depolarizatsiyaga olib keladi. K-kanallarni ochish va chiqish
hujayradan musbat zaryadlangan K ionlari paydo bo'ladi
giperpolarizatsiya. Odatda asab hujayralarining Cl-kanallarining ochilishi
ichiga salbiy zaryadli Cl ionlarining kirib kelishi bilan birga
sitoplazma va membrananing giperpolarizatsiyasini keltirib chiqaradi.
Membran potentsialini siqish usuli. Yuqori
hujayra ichidagi ro'yxatga olish usullari ro'yxatdan o'tishga imkon bermaydi
qo'zg'aluvchan hujayra membranasi orqali oqadigan ion oqimlari. Gap shundaki,
ion oqimlarini o'rganayotganda tadqiqotchi juda duch keladi
qiyin muammo. Tufayli membrana orqali oqim oqimi
to'lovlarni qayta taqsimlash MF o'zgarishiga va o'zgarishiga olib keladi
potentsial oqim oqimlarining kattaligiga ta'sir qiladi. Tahlil uchun
va o'tgan asrning 50-yillari boshlarida membrana oqimlarini ajratish
Koul, Xodkin va Xaksli (Koul, 1949, Xodkin, Xaksli, Kats,
1952) inqilobiy potentsialni siqish usuli taklif qilindi
(kuchlanish qisqichi), bu sizga MP ni ushlab turishga imkon beradi
teskari aloqa kuchaytirgichidan foydalangan holda ma'lum bir daraja. Usul
berilgan oqimlarning kattaligi va kinetikasi to'g'risida ma'lumot beradi
MP ning qiymati. Mualliflar kalamarning ulkan aksoniga bitta emas, balki in'ektsiya qilishgan
ikkita elektrod, ulardan biri MFni ro'yxatdan o'tkazish uchun xizmat qildi, ikkinchisi
- ogohlantiruvchi tok impulslarini etkazib berish. MP hujayralari
sun'iy ravishda ma'lum darajaga o'tdi va maxsus
teskari aloqa kuchaytirgichi uni ma'lum darajada ushlab turdi (2.4-rasm).
10). MFni doimiy darajada ushlab turuvchi oqim bo'ldi
membrana orqali oqayotgan ion oqimlarining aksi.
Ikkita stakan yordamida shunga o'xshash usul
ionni tahlil qilish uchun hujayra ichidagi mikroelektrodlar qo'llanildi
neyronlardagi oqimlar va mushakdagi postsinaptik signallar
tolalar (10-rasm).
28
Anjir. 10. Membran potentsialini aniqlash usuli.
A - ichiga kiritilgan metall elektrodlar yordamida
ulkan kalmar akson, B - ikkita mikroelektrod yordamida,
mushak tolalari misolida alohida hujayraga kiritildi. a1 -
kuchaytirgich, a2 - teskari aloqa kuchaytirgichi, Vc - membrananing tanqisligi
potentsial, V - membrana potentsialini ro'yxatdan o'tkazish (mV), I - ro'yxatdan o'tkazish
membrana oqimi (nA), E1 - tushirish elektrodi, E2 - oqim elektrod.
Shu bilan birga, hujayra ichidagi mikroelektrod usulini qo'llang
elektr signallarini ro'yxatdan o'tkazish har doim ham mumkin emas. Agar o'lchamlar
tadqiqot ob'ekti bir necha mikrometr, keyin
hujayra ichidagi mikroelektrod jiddiy zarar etkazadi
uning tez o'limi bilan hujayralar. Shuning uchun elektrogenezni o'rganish
kichik hujayralar va neyronlarning nerv uchlari etarlicha keng
hujayradan tashqari yoki fokal ro'yxatdan o'tish qo'llaniladi. Ko'pchilik
29
ko'pincha ushbu ro'yxatga olish usuli tadqiqot uchun ishlatiladi
sinaptikni hosil qiluvchi vosita nerv uchlari
skelet mushaklarining mushak tolalari bilan aloqa qilish. Qayerda
ro'yxatdan o'tish membrananing kichik qismidan cheklangan holda amalga oshiriladi
ro'yxatga olish elektrodining uchi kattaligi. Hujayradan tashqari
qayd qilingan signal - bu kuchlanishning pasayishi
mutanosib bo'lgan elektrodning izolyatsion qarshiligi
ostida tugaydigan nerv membranasi bo'limi orqali oqadigan oqim
elektrod (Brigant, Mallart, 1982; Zefirov, Xalilov, 1985).
Hujayradan tashqari hosil bo'lishining sxematik diagrammasi ko'rsatilgan
Shakl 11.
Anjir. 11. Elektr signallarining hujayradan tashqari chiqarilishi.
V1 - membrananing ichki tomonidagi potentsial, V2 - potentsial yoqilgan
membrananing tashqi tomoni, Cm - membrana hajmi, rm - qarshilik
membrana, membrana orqali oqadigan Im oqimi, Rs - shunt
qarshilik, qayta elektrodga qarshilik.
Yozilgan javobning amplitudasi ko'pincha shovqinga mos keladi,
shuning uchun amalda qayd etilgan egri chiziq o'rtacha hisoblanadi
fokal membrananing reaktsiyasini aniqlash. Fokusning bir varianti
qo'rg'oshin perineural qo'rg'oshin (Mallart, 1985), bilan
ancha yuqori amplituda signallarni ro'yxatdan o'tkazishga muvaffaq bo'lgan,
fokalga qaraganda. Ushbu usulning xususiyatlari muhokama qilinadi
quyida maxsus bo'limda.
Bir kanalli oqimni o'lchash. Ionni o'lchash uchun
yagona kanallar orqali oqimlar, maxsus usul ishlab chiqilgan,
yamoq-qisqich (yamoq-qisqich) nomini olgan (12-rasm)
o'ttiz
(Neher, Sakmann, 1992). Yamoqlarni qisish usuli joriy qilingan
Neer va Sakman tomonidan olib borilgan tadqiqot amaliyoti. 1976 yilda ular edi
"Tabiat" jurnalida maqola chop etdi, qaysi “Toki
denervatsiya qilingan tolali membranadagi bitta kanallar orqali
qurbaqa mushaklari ”(Neher; Sakmann, 1976). Yamoq qisqichini ro'yxatdan o'tkazish uchun
shisha pipetkaning uchi ichki qismga ega bo'lishi kerak
diametri taxminan 1 mm bo'lgan membrana bilan yaqin aloqada
tekshirilgan hujayra. Muvaffaqiyatli ulanish bilan nur tufayli
hujayra membranasi va pipetka oynasi o'rtasida so'rish
qarshilik 109 dan ortiq hosil qilingan
Ohm (shuning uchun bu atama
"Gigaohm aloqasi"). Agar pipetka kuchaytirgichga ulangan bo'lsa va
osiloskop, kichik oqimlar
pipetka uchi ichida joylashgan membrananing bir qismi orqali. Bunday
patch-clamp usulining konfiguratsiyasi katakka biriktirilgan deb nomlanadi.
hujayra). Hujayra bilan aloqa qilib, siz elektrodni chiqarib,
membrananing bir qismini orqaga torting va ichkaridan konfiguratsiya hosil qilish uchun uni yirtib tashlang. Ikkinchi holatda
membrananing sitoplazmatik tomoni yuzlanadi
perfuziya eritmasi. Shuningdek, bilan katakka biriktirilgan konfiguratsiyadan
ozgina qo'shimcha emdirish bilan, mumkin
yozuvlar ichida joylashgan membranani kesib o'ting
elektrod, ikkinchisining hujayra sitoplazmasi bilan aloqasini ta'minlaydi. IN
ushbu sharoitda oqimlar butun hujayra konfiguratsiyasida qayd etiladi
(butun hujayra). Va nihoyat, "butun sonni olgandan keyin
hujayra ", siz elektrodni hujayradan tortib tortib olishingiz mumkin
membranani, avval ingichka ko'prikni, keyin esa uni ajratib bo'lgandan keyin
fitna, tashqaridan konfiguratsiyani oling (tashqarida)
tashqarida). Ushbu konfiguratsiyalarning har biri o'zining afzalliklariga ega, ular
foydalanish o'rganilayotgan ion kanalining turiga va shunga bog'liq
ushbu tajribada olishni istagan ma'lumotlar.
Yamoq-qisqich usulidan foydalanganda ro'yxatdan o'tgan
hodisalar aks ettiruvchi to'rtburchaklar oqim signallaridan iborat
kanallarni ochish va yopish jarayonlari (12-rasm). Yamoqqa qisish usuli
o'rganish uchun yangi va noyob imkoniyatlarni taqdim etadi
ion kanallarining harakati. Birinchidan, kichik maydonni ajratish
membrana faqat bir nechta ionning faolligini kuzatishga imkon beradi
butun hujayrada faollashtirilgan minglab emas, balki kanallar. Ikkinchidan,
yuqori aloqa qarshiligi ro'yxatdan o'tishga imkon beradi
juda kichik oqimlar ham. Natijada, biz aniq bajarishga qodirmiz
bitta ionli kanal oqimlarini o'lchash va tahlil qilish
ularning ishlarining kinetikasi.
31
Anjir. 12. Yagona kanallar orqali ion oqimlarini ro'yxatdan o'tkazish
yamoq-qisqich usuli bilan.
A - usul printsipi. Yupqa shisha pipetka zich hosil qiladi
bosim pasayishi tufayli diafragma (1) bilan aloqa qilish
gigaohm kontaktiga aylanadi (2). Membranani orqaga tortib olish
keyinchalik uning parchasini yirtib tashlash ichki va tashqi konfiguratsiyaga olib keladi
(3). Boshqa variant esa izchil ta'limga asoslangan
"butun hujayra" konfiguratsiyasi va keyin - "tashqaridan tashqarida" (4). B -
Ayrim ion kanallarining oqimlarini ro'yxatdan o'tkazish. Yamoqli pipetka
hujayra membranasi eritmaga joylashtirilgan. Bittadan o'tayotgan oqimlar
kanal osiloskop yordamida kuchaytiriladi va yoziladi. B - misol
patchclamp usuli bilan qayd etilgan bitta ionli kanal oqimlari. Ko'rinib turibdiki, kanallar tez ochilib yopiladi. Vaqt
kanalning ochiq holati ma'lum o'rtacha atrofida o'zgarib turadi
qiymatlar. (Nicholls va boshq., 2003, o'zgartirilgan).
32
Usul sizga membranadagi potentsialni o'zgartirishga imkon beradi, har xil
tashqi va ichki sirtlardan ion tarkibi
membranalar, turli xil farmakologik yondashuvlardan foydalaning
kanalning xususiyatlarini o'rganish. Yuqoridagi usul keng tarqalgan
membrana ion oqimlarini ro'yxatdan o'tkazish uchun ishlatiladi
qo'zg'atuvchi hujayralar. Biroq, uni qo'llash uchun zaruriy shart
bu membranaga yaqinlashish imkoniyati va etarlicha katta
qafasning kattaligi. Agar qo'zg'aladigan struktura biriktiruvchi bilan qoplangan bo'lsa
to'qima, miyelin qobig'i yoki hajmi bir necha
mikrometrni tashkil qiladi, keyin bu usuldan foydalanish boshlanadi
imkonsiz. Bunday holda, boshqalari
elektrofizyologik usullar.
Tabiiyki, elektrofiziologik usulni tanlash
qo'zg'aluvchan tuzilmalar kanallarini o'rganish ularning o'lchamlari bilan bog'liq va
membranaga yaqinlashish imkoniyatlari. Shuning uchun hujayra ichidagi va hujayradan tashqari
Qo'rg'oshin odatda katta sinapslarda ishlatiladi (gigant)
kalmar sinapsi, motor nervlarining uchlari) va patchclamp usuli - markaziy asab tizimining neyronlari va hujayra madaniyatida.
Biokimyoviy va genetik tadqiqot usullari
ion kanallari
Ion kanallarining molekulyar tuzilishini o'rganish
tarkibiga kiradigan biokimyoviy yondashuvlardan foydalaniladi
kanallarni membranalardan ajratish va bilan ajratilgan molekulalarni o'rganish
fizikaviy va kimyoviy usullardan foydalangan holda. Darajasini oshirish uchun
ga belgilangan etiketli neyrotoksinlar yordamida kanal oqsillarini tozalash
kanallarning ayrim turlari. Ushbu yondashuv haqida ma'lumot beradi
kanal oqsillarining hajmi, kimyoviy tuzilishi
usullarni qo'llash orqali qisman olib tashlangan cheklovlar,
DNK ketma-ketligini aniqlashga imkon berish,
kanal peptidlarini kodlash. Gen texnikasidan foydalanish
muhandislik (rekombinant DNK texnologiyasi) juda aniq imkoniyat beradi
emissiya kanallarning tuzilishi va funktsiyalarini o'rganish. DNKning har qanday qismi
hujayralarni nukleazalar yordamida ajratish va joylashtirish mumkin
ishlab chiqarish uchun o'z-o'zini takrorlaydigan genetik element
"Genomik DNK kloni" (cDNA). MRNK molekulasi shaklidagi DNKning nusxasi,
ion kanalining ma'lum bir birligini kodlash, bo'lishi mumkin
ion kanali oqsillari sintez qilingan hujayraga kiritildi
va ularni membranaga joylashtirish. Kanal tuzilishini o'zgartirish mumkin
saytga yo'naltirilgan mutagenez. Ushbu texnikani amalga oshirish uchun
ion kanali oqsilining biron bir qismini o'zgartiradigan mutatsiyalar bilan cDNA ni qurish kerak. Bu olib keladi
33
o'ziga xos fizikaviy va kimyoviy moddalar bilan tanlangan aminokislotalar
xususiyatlari (ijobiy yoki salbiy zaryad, yoki
qutbsiz) boshqa aminokislotalar bilan almashtiriladi
xususiyatlari. Kanal va uning funktsiyasini moslashtirishning asosiy texnikasi
tuzilishi - bu Xenopus oositlaridagi yoki ion kanallarining ifodasi
tegishli mRNK in'ektsiyasidan keyin boshqa hujayralarda
yoki DNK transfektsiyasi. Ushbu protseduradan so'ng siz ishlab chiqarishingiz mumkin
membrana qismlaridan elektr signallarini yozib olish,
bitta kanallarni o'z ichiga olgan yoki bir butunning oqimlarini ro'yxatdan o'tkazadigan
butun populyatsiyaning xatti-harakatlarini aks ettiruvchi hujayralar
kanallar. Shunday qilib, rekombinat DNK texnologiyasi beradi
eksperimentatorning ion kanallarining tuzilishini o'zgartirish qobiliyati
ularni keyingi elektrofizyologik o'rganish (Sperelakis,
1995, Kandel, Shvarts, Jessel, 2002).
Farmakologik usullar
Farmakologik usullar foydalanish bilan bog'liq
ishni modulyatsiya qiluvchi tabiiy va sintetik birikmalar
ion kanallari. Bu hayvonlar va o'simliklardan toksinlar bo'lishi mumkin,
kanalning ishlashini blokirovka qilish yoki eshik xususiyatlariga ta'sir qilish
ma'lum bir strukturaning rolini aniqlashga imkon beradigan kanal
uning funktsiyalaridagi kanal elementlari. Masalan, ba'zi toksinlar
Na-kanallarining ion o'tkazuvchanligini blokirovka qilish. Bunga quyidagilar kiradi
tetrodotoksin baliqlarning tuxumdonlarida va boshqa organlarida uchraydi
dengiz planktonlari tomonidan sintez qilingan puffer va saksitoksin. Boshqalar
veratridinni o'z ichiga olgan o'simlik toksinlari guruhi,
akonitin va greyanotokin, Na kanallarining doimiy faollashuviga olib keladi, bu aktivatsiyaning potentsial bog'liqligiga o'tish bilan bog'liq
dam olish MF ning ko'proq salbiy qiymatlariga yo'naltirish yoki
tez inaktivatsiyani blokirovka qilish (Kandel, Shvarts, Jessel, 2002).
Voltajli G-kanallari samarali ravishda bloklanadi
tetraetilammoniy (TEA), 4-aminopiridin (4-AP) va
diaminopiridin. Ca-kanal blokerlari juda ko'p
ikki valentli kationlar (kobalt, nikel, kadmiy va boshqalar),
dihidropiridinlar, fenilalkilaminlar, benzodiazepinlar hosilalari
va Konus dengizining ilon toksini kabi bir qator tabiiy toksinlar
Geographus - b-konotoksin GVIA, huni o'rgimchak zahari,
peptid toksini FTX va boshqalar. Farmakologik jihatdan batafsilroq
Alohida ion kanallarini tavsiflashda ko'tarilishlar quyida keltirilgan.
34
Ultrastrukturaviy usullar
Mahalliylashtirish, zichlik va tarqalishni aniqlash
ionli kanallar, elektron mikroskopiya usullari qo'llaniladi,
immunotsitokimyo, lyuminestsent mikroskopiya usullari, shu jumladan
monoklonal antikorlardan foydalanish. Keling, bunga misol keltiraylik
vosita nervlarining Ca-kanallariga oid tadqiqotlar
oxirlar. Nerv-mushaklarning ultrastrukturasini tekshirishda
sohada elektron mikroskopi bilan qurbaqa birikmalari
faol zonalar (presinaptik membrananing o'ziga xos joylari, yilda
qaysi sinaptik pufak ekzositozi va sekretsiyasi sodir bo'ladi
mediator) yirik intramembran zarralari topilgan,
maydalangan muzlatilgan asab uchlarida ko'rinadi. Bo'lgandi
ularning Ca kanallari ekanligi taxmin qilingan (Heuser, 1989). u
Ushbu gipoteza, konotoksin GVIA qurbaqa vosita nerv terminallarida potentsial faollashtirilgan sakanallarni qaytarib bo'lmaydigan darajada blokirovka qilishi aniqlangandan keyin tasdiqlandi. Floresan
toksin sanab chiqing
intramembrananing katta zarralari to'plangan.
Nerv-mushak birikmasidagi presinaptik Ca kanallari edi
shuningdek qarshi poliklonal antikorlar bilan lokalize qilingan
sintetik b-konotoksin. Ωconotoxin-kanal komplekslari bilan bog'langan va mahalliylashtirilgan antitellar
immunofloresans yordamida. Nerv terminalini olib tashlashda
kollagenaza bilan davolashdan so'ng so'nggi plastinkadan, mushak
tolalar a-bungarotoksin (bloker) bilan bo'yalgan
postsinaptik xolinergik retseptorlari), ammo b-konotoksin emas, bu
Ca-kanallarining presinaptik lokalizatsiyasini tasdiqladi. Qiziqarli,
b-konotoksin immunoreaktivligi odatdagidek ko'rinardi
bir-biridan 1 mkm masofada joylashgan parallel chiziqlar, bu
asab terminalining o'qiga perpendikulyar va to'liq bo'lgan
faol zonalarning topografiyasiga to'g'ri keldi (Robitaille va boshq., 1990) (rasm.
13).
Flüoresans usullari keng qo'llaniladi
bilan hujayra ichidagi kaltsiy konsentratsiyasining o'zgarishini o'rganish
hujayra ichidagi kaltsiy ko'rsatkichlari yordamida (Van Der
Kloot, Molgo, 1994).
35
Anjir. 13. Presinaptikni lokalizatsiya qilish
Ca kanallari va postsinaptik
asab-mushakdagi atsetilxolinergik retseptorlari
qurbaqaning sinapsi.
F presinaptikaning lyuminestsent tasviri
Ca yordamida olingan kanallar
sintetik b-konotoksin (tepada) va postsinaptikaga qarshi poliklonal antikorlar
a bungarotoksin bilan belgilangan so'nggi plastinka xolinergik retseptorlari (pastda). (Robitaille va boshq., 1990).
Voltga sezgir bo'yoqlardan foydalangan holda ionli kanallarni o'rganish
MF o'zgaradi va natijada ion kanallarining faolligi,
kuchlanish sezgirligi yordamida yozilishi mumkin
spektral xarakteristikalari javoban o'zgarib turadigan bo'yoqlar
mumkin bo'lgan o'zgarishlar to'g'risida (14-rasm). Bunday bo'yoqlar yordamida
PD ning kelib chiqish joyini, yo'nalishini va ro'yxatdan o'tkazish mumkin
PD tarqalish tezligi. Potentsial sezgir bo'yoqlar
hujayralarning elektr faolligini tahlil qilish uchun ishlatiladi va
PD imkonsiz bo'lgan hujayra ichidagi tuzilmalar
mikroelektrodlar bilan ro'yxatdan o'ting, ko'p hujayrali
tayyorgarlik, shuningdek, kosmik va vaqtni o'lchash uchun
MPni o'zgartirish parametrlari. Di-4-ANEPPS, di-8-ANEPPS, RH237, kabi potentsial sezgir bo'yoqlar.
aminonftiletilenilpiridinyum (ANEP) asosida.
ANNINE-6plus - bu eng yangi bo'yoqlardan biri
qisqa javob vaqti (nsec) va yuqori sezuvchanlik.
36
Anjir. 14. Membranadagi o'zgarishlarni optik ro'yxatdan o'tkazish sxemasi
kuchlanish sezgir bo'yoq yordamida izolyatsiya qilingan neyronda potentsial.
X-nurli kristallografik usul
Bilan birgalikda rentgen kristallografiyasi usulidan foydalanish
biokimyoviy, genetik, elektrofiziologik usullar
tuzilishi va ishlash tamoyillarini aniqlashga imkon berdi
kanal oqsillari. X-nurli kristallografik usul imkon beradi
ion kanalining uch o'lchovli tuzilishini baholang. Ushbu usul bo'ldi
yaqinda kanallarni tarkibiy tahlil qilish uchun foydalanilgan, shuning uchun
ular transmembranli hidrofobik domenlarni qanday o'z ichiga oladi
ularning kristallanishini murakkablashtiradi. Makkinnon va uning hamkasblari birinchi marta
bilan ion kanalining molekulyar tuzilishini tahlil qildi
rentgen-kristallografik usuldan yuqori darajada foydalanish
bilan bog'liq bo'lgan bakterial K kanali misolida aniqlik
kiruvchi rektifikatsiyaning K-kanallari oilasi (Doyl, Kabral, Pfuetzner
va boshq., 1998) (15-rasm).
37
Anjir. 15. yordamida olingan kaliy kanalining tuzilishi
X-nurli kristall usuli
A - membrananing tashqi tomondan kanal ko'rinishi. To'rttadan har biri
subbirliklarda ikkita uzun membranaga o'tuvchi spiral (ko'k rang) mavjud
va qizil). Teshik maydoni (P) (oq rangda ko'rsatilgan) qisqa qismdan iborat
kanalni tanlaydigan filtrni tashkil etuvchi spiral va ilmoqlar. O'rtasida
teshiklar ion K. ko'rsatilgan - B kanalning har xil ranglarda ko'rsatilgan yon ko'rinishi
to'rtta bo'linma. B - to'rtdan ikkitasini ko'rsatadigan kanalning yon ko'rinishi
subbirliklarda tanlangan filtr (qizil rangda ko'rsatilgan) hosil bo'ladi
uchta aminokislota qoldig'idan iborat karboksil guruhlari - glitsin (G),
tirozin (Y) va glitsin (G). D - membranadagi kanal diagrammasi, tasvirlangan
kanal ichidagi kaliyni bog'laydigan uchta joy. Spiral teshiklar hosil bo'ladi
ichidagi K ionini barqarorlashtirishga yordam beradigan salbiy dipol
teshiklar. (Doyl va boshq., 1998, o'zgartirilgan).
38
Ushbu kanallarning afzalligi nisbatan kichikdir
hajmi va oddiy transmembrana topologiyasi. Tahlil o'tkazildi
kanalning uch o'lchovli tuzilishi kanal to'rtdan tashkil topganligini ko'rsatdi
markaziy teshikni o'rab turgan bir xil subbirliklar (rasm.
15 A). Har bir kichik birlik ikkita transmembranadan iborat
pastadir bilan bog'langan bo'limlar - P maydonini hosil qiladi
kanalni tanlab filtri (15-rasm, B). To'rt ichki segment
har bir kichik bo'linma sitoplazmatik bilan teshik mintaqasini hosil qiladi
oxiri. Teshikning shakli va tuzilishi ion o'tkazuvchanlik xususiyatlarini aniqlaydi.
Ichki va tashqi teshik teshiklari nordon bilan qoplangan
manfiy zaryadlari kationlarni tortib oladigan aminokislotalar
hujayradan tashqari muhit.
Teshikning eng tor qismi tanlangan filtr hosil qiladi,
bu ionlarning o'tish tezligini cheklaydi. Tanlangan
filtri oqsil skeletining uchta karbonil atomidan hosil bo'ladi
manfiy zaryadi bo'lgan to'rtta kichik birlikning har biri
orqali o'tadigan K ionlari uchun qutb muhitini ta'minlaydi
kanal (Jiang va boshq. 2003) (15-rasm B). X-nurli kristallografik
Tahlillar shuni ko'rsatdiki, ba'zida uchta K ionlari bitta kanalga bog'lanishi mumkin
ulardan keng ichki bo'shliqda va ikkita iongacha joylashgan
K bir vaqtning o'zida tanlangan filtrni egallashi mumkin (15-rasm D)
(Jiang, Li, Chen, Ruta va boshq., 2003).
3. Turli xillarning tuzilishi va funktsional xususiyatlari
ion kanallarining turlari
3.1. Natriy kanallari
Ushbu kanallar deyarli barcha hayajonli va
ko'plab qo'zg'almas hujayralar. Qo'zg'aluvchan hujayralardagi potentsial faollashtirilgan Na kanallari AP va
PD tarqalishining etarlicha yuqori tezligini ta'minlash
membrana (Zefirov, Gafurov, Shakiryanova, 1997). Eng baland
Na-kanallarning zichligi Ranvierning tutilishlarida aniqlanadi
miyelinli asab tolalari, pastki - membranalarda
asab hujayralarining somasi, asab uchlari, mushak va endokrin
hujayralar. Na ishtirok etadigan presinaptik tuzilmalardagi kanallar
PDni shakllantirish, tartibga solish kiruvchi Ca ionlarining soni va
mos ravishda, mediatorning chiqarilgan kvantlari soni (Katz,
1971), shuningdek, vaqtida neyrotransmitterning sekretsiyasini sinxronlashtiring.
Potentsial faollashtirilgan ish faoliyatini batafsil tahlil qilish
Ulkan akson potentsialini siqish usullaridan foydalangan holda Na kanallari
umurtqasizlar va miyelinli asab tolalari
39
umurtqali hayvonlar Na-kanalining ishlashi modelini yaratishga olib keldi
(Hille, 2001). Na-kanalning eshik mexanizmi 4 bilan tavsiflanadi
jarayonlar: depolarizatsiya bilan faollashtirish, bilan inaktivatsiya
uzoq muddatli depolarizatsiya, repolarizatsiyadan keyin deaktivatsiya va
u faol bo'lmagan holatdan chiqib ketganda kanalni qayta faollashtirish.
Na kanallari MF ning normal qiymatlarida tinch va
da juda qisqa vaqtga (1 ms yoki undan kam) oching
depolarizatsiya. Bitta kanalning o'tkazuvchanligi kichik va unchalik katta emas
10 pS dan oshadi. Na kanallari fosforillanganligi ko'rsatilgan
oqsil A va S kinazlari, bu ularning o'tkazuvchanligini pasayishiga olib keladi
aktivlashtirishning potentsial bog'liqligiga sezilarli o'zgarishsiz va
inaktivatsiya.
AP, Na-kanallarini yaratish va o'tkazishda asosiy roldan tashqari
ma'lum bir hujayra hujayrasini yaratishda qatnashish
Na ionlarining kontsentratsiyasi, bu hujayralararo ta'sir qiladi
Na / Ca almashinuvchisi ishi orqali Ca ionlarining konsentratsiyasi. shuning uchun
Na ionlarining hujayra ichidagi konsentratsiyasining oshishi sabab bo'ladi
mediator sekretsiyasining sezilarli darajada ko'payishi.
Na-kanal tuzilishi. Tuzilmani aniqlashda birinchi qadam
Na kanallari yordamida kanal molekulalarini ajratish uchun foydalanilgan
kanalga maxsus bog'langan neyrotoksinlar. Natijada
uchta subbirlik aniqlandi, ular teng ravishda mavjud
Na-kanalidagi nisbatlar: biri katta
molekulyar og'irligi 280 kDa (a1) va ikkitasi kichik glikoprotein
molekulyar og'irligi 36 kDa (-1) va 33 kDa (-2) bo'lgan polipeptid
(Katteral, 2000). a1-subbirlik asosiy va universal,
kichik bo'linmalar esa har xil to'qima turlarida farq qiladi.
Biyokimyasal tadqiqotlar ion o'tkazuvchi qism ekanligini aniqladi
kanal 4 ta transmembran takrorlash bilan ifodalanadi (I-IV domenlari),
taxminan 150 ta aminokislotadan iborat (16-rasm). Hamma
domen 6 ta hidrofobik transmembran segmentiga ega,
a-spiral hosil qiladi. Domenlardan biri (S4)
har xil turlarning Na-kanallarida doimiy va o'ziga xosligi uchun gomologik
potentsial faollashtirilgan Ca- va K kanallarining yo'nalishlari. Unda bor
zaryadlangan aminokislota qoldiqlarining yuqori zichligi va
potentsial sensor. Qolaversa, to'rdagi pasayish ko'rsatildi
saytga yo'naltirilgan S4 segmentidagi ijobiy zaryad
mutagenez aktivizatsiya eshigining potentsial bog'liqligini pasaytiradi va
kanalning bir qismiga bog'langan antikorlar sekinlashadi
Na-kanallarni inaktivatsiyasi.
Β1 kichik birligi skelet mushaklarida va
yurak qo'shimcha β2-subbirlikdir. Β1 kichik birligini olib tashlash
40
Na-kanallarning funktsional xususiyatlarini yo'qotishiga olib keladi, aksincha
β2-subunitni olib tashlash ishlashga ta'sir qilmaydi
kanal. Na-kanallarning b-subbirliklari, ehtimol, ikki baravarga ega
funktsiyasi: 1) eshik mexanizmini modulyatsiya qilish va 2) qulflash
ma'lum bir joyda kanal. β1-subunit ta'sirlari
aktivatsiya jarayonlarini tartibga soluvchi kanal orqali ion oqimining qiymati va
inaktivatsiya. -1 va β2 kichik birliklari tuzilishi jihatidan kattagiga o'xshashdir
aloqada vositachilik qiladigan hujayra yopishqoqligi molekulalarining oilasi
asab tizimidagi hujayralar va boshqa to'qimalarda. Bu chiqdi
Β2 subbirlik orqali Na kanallari oqsillar bilan bog'lanadi
shakllanishini ta'minlaydigan hujayradan tashqari matritsa
Na-kanallarining zichligi yuqori bo'lgan ixtisoslashgan zonalar
Ranvier va aksonning boshlang'ich segmentini ushlab turish.
Potentsial faollashtirilgan Na-kanalning (SCN1A - SCN10A) a-subbirligini kodlovchi 10 xil gen aniqlandi.
Ko'rinib turibdiki, b-subbirligini kodlaydigan bir necha xil genlar mavjud, ammo hozirgi kunga kelib bitta gen lokalizatsiya qilingan -
SCN1B va uning ikkita mahsuloti. Potentsial faollashtirilgan Na-kanallar AP hosil bo'lishi uchun javobgar bo'lganligi sababli, ushbu genlarning aksariyati
qo'zg'aluvchan to'qimalarda ifodalangan.
Skelet va .da Na-kanallarning ko'plab subtiplari mavjud
toksinlar va antikorlarga sezgirligi bilan yurak mushaklari,
sirt membranasida joylashgan bo'lishi mumkin yoki
naychalar membranasi. SCN4A genining mahsuloti a-subbirligidir
To'liq differentsiallangan va aniqlangan Na-kanal
innervatsiya qilingan skelet mushaklari, SCN5A ifodalanadi
yurak va embrional skelet mushaklari.
Aminokislota klonlandi va aniqlandi
skelet mushaklaridagi ikki turdagi Na-kanallar ketma-ketligi - a- (260 kDa) va ß- ning heterodimerlari bo'lgan SkM1 va SkM-2.
(38 kDa) kichik birliklar. SkM-1 ikkalasi ham innervatsiya qilingan,
va denervatsiya qilingan etuk mushak va nanomolyariya bilan bloklanadi
tetrodotoksin va m-konotoksinning konsentratsiyasi. SkM-2 kanallari bunday emas
tetrodotoksinga sezgir va etuk mushaklarda mavjud emas
sutemizuvchilar, ammo denervatsiyadan keyin paydo bo'ladi, etib boradi
maksimal 48 soatdan keyin va keyin yo'qoladi.
41
Anjir. 16. Na-kanalning a va b subbirliklarining tuzilishi.
Transmembranali spiral segmentlar quyidagicha ko'rsatilgan
silindr indrov. S4 segmentida musbat zaryadlangan aminokislotalar mavjud
va potentsial sensor; h - tez ovqatlanish uchun zarur bo'lgan qoldiqlar
inaktivatsiya; P doiralarda - cAMP ga bog'liq bo'lgan fosforillanish joylari
oqsil kinazasi; Olmosdagi P - oqsil kinazasi bilan fosforillanish joylari
C. Kichik oq doiralar - aminokislota qoldiqlari va ularning ko'rsatkichi
tetrodotoksinga yuqori yaqinlik bilan bog'lanish uchun zarur bo'lgan zaryad.
(Siegel va boshq., 2006, o'zgartirilgan).
Farmakologik va elektrofiziologik xususiyatlari
SkM-2 tipidagi Na-kanallar yurakning Na-kanallariga o'xshaydi. SkM-2 kanallari
erta ontogenezda namoyon bo'ladi va o'sish bilan yo'qoladi
SkM-1 kanallari soni (Sperelakis, 1995). SCN4A geni a- ni kodlaydi.
subbirlik va SCN1B - SkM-1 tipli Na-kanallarning b-subbirligi.
Na kanallarining farmakologiyasi. Bir qator biologik toksinlar
Na-kanallarning xususiyatlarini o'zgartirish. Bunga quyidagilar kiradi
suvda eruvchan geterosiklik guanidinlar - tetrodotoksin va
saksitoksin, lipidda eruvchan politsiklik birikmalar -
veratridin, akonitin, batraxotoksin, past molekulyar og'irlik
chayon zaharidan ajratilgan polipeptid zaharlari, dengiz
blokirovka qilishning majburiy joylari va mexanizmlariga ko'ra anemon va boshqalar
barcha toksinlarning ta'sirini bir necha guruhga bo'lish mumkin.
Birinchi guruh. Ushbu guruhning toksinlari ionni bloklaydi
Na kanalining o'tkazuvchanligi. Bunga tetrodotoksin alkaloidi kiradi -
42
puffer baliqlarida (Tetrodontidae) topilgan taniqli toksin.
Tetrodotoksinning blokirovka qiluvchi ta'siri dvigatelda aniqlanadi
asab tugashi va uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lgan. O'xshash
saksitoksin va neotoksin blokirovka qiluvchi ta'sirga ega. the Konus oilasining dengiz ilonlari zaharidan ajratilgan konotoksinlar,
elektrning elektr plitalaridagi Na-kanallarini blokirovka qiling
apelziya neyronlarida va mushak tolalarida, ammo samarasiz
qurbaqalar, sutemizuvchilar va kalamushlarning markaziy asab tizimidagi motor nervlari.
Ikkinchi guruh. Ushbu toksinlar doimiy faollikni keltirib chiqaradi
Na kanallari. Bularga veratridinning lipidda eriydigan toksinlari,
batraxotoksin, akonitin va greayanotoksin. Belgilangan barcha toksinlar
tabiatda mavjud: veratridin, akonitin va greyanotokin mavjud
o'simlik alkaloidlari va batraxotoksin terining siridir
Kolumbiya qurbaqalarining bezlari. Da Na-kanallarni doimiy ravishda faollashtirish
ushbu moddalarning ta'siri ikki ta'sir bilan izohlanadi:
aktivlashtirishning ko'proq salbiy qadriyatlarga potentsial bog'liqligi
MP va tez inaktivatsiyani blokirovka qilish. Bularning harakati ostida
toksinlar kanallari osonroq ochiladi, ularning vaqti ko'payadi
ochiq holat, shuning uchun ular agonistlar yoki deyiladi
Na-kanallarining faollashtiruvchilari. Veratridin ochilgandan keyin Na kanal inaktivatsiyasini inhibe qiladi. Batraxotoksin qisqa muddatli sabab bo'ladi
asab-mushak ichida o'z-o'zidan ACh tarqalishini kuchayishi
sutemizuvchilarning aloqasi.
Uchinchi guruh. Ushbu guruhning toksinlari
kanalning hujayra tashqari tomoni, to'sib qo'yishi yoki sekinlashishi
Na-kanallarni inaktivatsiya qilish, ochiqdan ikkinchisiga o'tishni oldini olish
inaktiv holat. Bu ajratilgan chayon a-toksinlar
Shimoliy Afrikaning Androktonus, Butus va Leyur turlarining zaharidan. Qator
Anemoniya dengiz anemonidan polipeptid toksinlari ajratilgan
sulkata. Anemonotoksinlar I, II, III, asabning PD-ni uzaytiradi
o'z-o'zidan va takroriy faoliyat.
To'rtinchi guruh. Ushbu toksinlar Na-kanal faollashuvining potentsial bog'liqligini ko'proq salbiy qiymatlarga o'tkazadi.
Inaktivatsiyaga ta'sir qilmasdan MP. Natijada, Na-oqimlari paydo bo'ladi
Na kanallari odatda yopiq bo'lgan potentsial -70 mV.
Ushbu polipeptid toksinlarining ta'siri bog'liq deb taxmin qilinadi
Na-kanal potentsial sensori bilan bog'lanish. Ular orasida zaharlar mavjud
Β toksinlar deb ataladigan Shimoliy va Janubiy Amerika chayonlari. Braziliyalik Tityus chayonining zaharidan ajratilgan toksin
serrulatus, neyroga oldingi va postsinaptik ta'sir ko'rsatadi43
mushaklarning bog'lanishi. Shunga o'xshash yetti toksin ajratilgan va
Tityus bahiensis va Tityis stigmurusdan ajratilgan.
Beshinchi guruh. Ushbu guruhning toksinlari takroriy takrorlanishga olib keladi
neyronal faollik, potentsialga bog'liqlikni o'zgartirish va
Na-kanallarini blokirovka qilish. Ular orasida brevetoksin va
ciguatoksin. Brevetoksin, lipidda eriydigan toksin, ajratilgan
dengiz dinoflagellatlari Ptychodiscus brevis. Ko'rsatilgan, bu
brevetoksin-B gigant aksonlar va nerv uchlarini depolyarizatsiya qiladi
Kalmar. Dengiz dinoflagellatlaridan ajratilgan qiguatoksin
Gambrierdiscus toxicus, qurbaqaning nerv-mushak birikmasida kvant ajratilishini oshiradi. Qiguatoksin-1b shishishni keltirib chiqaradi
Ranvierni ushlab turadi, unga Na-kanallarni o'zgartiradi
natriy ionlarining hujayra ichidagi konsentratsiyasining oshishi.
Oltinchi guruh. 6-saytga birikadigan toksinlarga,
kuchli bo'lgan piretroid hasharotlar kiradi
qo'zg'atuvchi nörotoksinlar. Ular gipereksititatsiyani keltirib chiqaradi va
hayvonlarning falaji. Piretroidlar ayniqsa qiziqish uyg'otadi
ular orasida yuqori darajadagi selektiv toksikani qanday ko'rsatishi
sutemizuvchilar va umurtqasiz hayvonlar.
Uzoq muddatli faollashtirilgan Na kanallari
Aksariyat Na kanallari tezda faollashadi va inaktiv qilinadi
bir necha millisekundlar ichida. IN bir qator hujayralar topildi
Ko'proq salbiy bo'lganda faollashtirilgan Na kanallari
"normal" Na-kanallarga qaraganda potentsial va uzoq vaqt davomida bunday emas edi
yaqin.
3.2. Kaliy kanallari (K kanallari)
MP hosil bo'lishida qo'zg'aluvchan hujayralarning K-kanallari ishtirok etadi
dam olish, PD paytida membranani repolarizatsiyasini ta'minlash,
iz hiperpolarizatsiyasini hosil qiling, modulyatsiyani takrorlang
faoliyati, sekretsiyani boshqarishda juda muhimdir
asab tugunlaridan mediator, mexanizmlarda ishtirok eting
o'rganish va xotira (Zefirov, Sitdikova, 2002, 2010). Bundan tashqari
potentsial faollashtirilgan K-kanallar, MFga nisbatan kam yoki kam sezgir bo'lgan va faollashtirilgan K-kanallarining keng doirasi mavjud
ekzo- va endogen ligandlar tomonidan inhibe qilinadi. Potensial sezgir bo'lmagan K-kanallar fon o'tkazuvchanligini namoyish etadi va,
shu sababli, dam olish va qo'zg'aluvchanlik MP kattaligini aniqlang. Ular
hujayra hajmini va signalizatsiyani boshqarishda ham rol o'ynaydi
transduktsiya. K-kanallari eng vakili va
kinetikaga nisbatan ion kanallarining heterojen klassi
xususiyatlari, regulyatsiyasi, farmakologiyasi va tuzilishi (17 va 18-rasmlar). u
44
xilma-xilligi 75 dan ortiq genlarni kodlash bilan bog'liq
kanal pastki bo'linmalari, muqobil qo'shilish, shakllanish
yordamchi bo'linmalarni o'z ichiga olgan multimerik kanallar va
translatsiyadan keyingi modifikatsiyalash orqali kanal modulyatsiyasi va boshqalar
mexanizmlar. K-kanallari potentsial, G-oqsillari va
hujayra ichidagi ikkilamchi xabarchilar, maqsaddir
farmakologik vositalarning harakatlari.
Transmembran (TM) segmentlari soni bo'yicha K kanallari
bir nechta guruhlarga bo'lish mumkin. 6TM guruhida har biri
subbirlik bitta teshik hosil qiluvchi mintaqaga ega va funktsionaldir
kanal tetramer (17-rasm) (Siegel va boshq., 2006). u
oilada potentsial faollashtirilgan K kanallarining 8 ta kichik turi mavjud,
ular orasida klassik kechiktirilgan rektifikatsiya kanali, uchta
Ca-faollashtirilgan K-kanallar turi va boshqalar. 4 TM kanallari - yaqinda
passivga hissa qo'shadigan guruhni topdi
ko'plab neyronlarda o'tkazuvchanlik (oqish). Subbirliklarning har biri
4TM kanali ikkita teshik hosil qiluvchi ketma-ketlikni o'z ichiga oladi.
Funktsional kanalni ikkita kichik birlik tashkil qiladi. Va nihoyat,
uchinchi guruh - 2TM, unga kiruvchi K-kanallar
to'g'rilash, G-oqsil bilan faollashtirilgan K-kanallar va ATPga bog'liq K-kanallar. Tuzilishga asoslangan tasnif mavjud
ularning kamchiliklari. Masalan, Ca ning faollashtirilgan katta kanallari
6TM guruhi bilan bog'liq bo'lgan o'tkazuvchanlik ettita TM segmentiga ega
(rasm 18).
Anjir. 17. K-kanallarni raqamlar bo'yicha tasnifi
a-subbirlikning transmembran (TM) segmentlari va teshik hosil qiluvchi hududlari:
A - ikkita transmembran segmentli kanallar (2TM) va bittasi
ba'zan, B - to'rtta transmembran segmentlari (4TM) va ikkitasi
teshiklar, B - oltita transmembran segmentlari (6TM) va bitta teshik.
(Goldstein va boshq., 2001, o'zgartirilgan).
45
K-kanalli oqsilni kodlovchi genlar birinchi marta klonlandi
Drosophila-da 1987 yilda. Javobgar bo'lgan genlar
turli xil K-kanallarni shakllantirish: Shaker va efir-go-go,
potentsial faollashtirilgan turli xil K kanallarining a-subbirliklarini kodlash, guperkinetik, potentsial faollashtirilgan K-kanallarning kodlash b-subbirliklarini; Ca-faollashtirilgan K-kanallarining subbirliklarini kodlovchi sekin poke.
Hozirga qadar to'rt a'zoning har biri ma'lum
Drosophila genlar oilasida bir yoki bir nechta gomolog mavjud
sutemizuvchilar. K-kanallarining asosiy guruhlarini ko'rib chiqing,
tuzilishi va fiziologik funktsiyalari bo'yicha tasniflanadi (2-rasm)
o'n sakkiz).
Potentsial faollashtirilgan K-kanallar (KV-kanallar). Potentsial faollashtirilgan K-kanallarni to'rtta a-subbirlik hosil qiladi,
bilan bog'lanishi mumkin bo'lgan kanal teshiklarini shakllantirish
yordamchi sitoplazmatik b-subbirliklari,
portal xususiyatlarini modulyatsiya qilish (18-rasm). Har bir a-subbirlik
S1-S6 oltita hidrofob segmentidan iborat, maydoni,
S5 va S6 oralig'ida H5 yoki P ni hosil qiladi va ijobiy
zaryadlangan segment S4 - potentsial sensori (6-rasm va 18-rasm) (Meir,
Ginsburg, Butkevich va boshq., 1999).
Potentsial faollashtirilgan K-kanallarning 4 ta oilasini topdi:
Shaker / Kv1 (KCNA), Shab / Kv2 (KCNB), Shaw / Kv3 (KCNC) va Shal /
Kv4 (KCND). Gomotetramerlarni shakllantirish qobiliyati (yoki
kanalning pastki oilasida heterotetramerlar) tomonidan belgilanadi
hujayra ichidagi NH2 uchi. KV kanallari har xil bilan inaktiv qilinadi
tezlik (tez - N-tipdagi inaktivatsiya va sekin - C-tip
inaktivatsiya) (7-rasm). Harakatsizlikning ikkala turi ham mavjud
hayvonlar va o'simliklarning ko'pchilik ökaryotik hujayralari
shohliklar nafaqat asab va mushak hujayralarida, balki ularda ham mavjud
limfotsitlarda, oshqozon osti bezi adacıklarında va hokazolarda kanallar
a-subbirliklaridan birining NH2-terminali, masalan, Kv1.4 da bo'lgani kabi, inaktivatsiyani "shar" ga olib kelsa, N-tipdagi tez inaktivatsiyani namoyish eting. IN
"to'p" etishmasligi, tezkor inaktivatsiya ham yuz berishi mumkin
masalan, Kv1.1 uchun β1-subunitidan foydalanish.
46
Potentsial faollashtirilgan
K-kanal
Ca-faollashtirilgan
K-kanal
K-kanal
g'ayritabiiy tekislash
ATP ga bog'liq
K-kanal
K-kanal oqishi
Anjir. 18. Har xil a-subbirliklarning sxematik tasviri
guruhlar K kanallari.
Doira faol bo'lmagan saytni, kvadratlarni bildiradi
teshik hosil qiluvchi joylar ko'rsatilgan. SUR - ATP bilan bog'langan oqsil -
sulfanilüre retseptorlari, ATP ga bog'liq bo'lgan K kanalining bir qismi.
Kechiktirilgan rektifikatsiyaning K-kanallari (Kdr-kanallar). Bular
eng qo'zg'aluvchan hujayralarda kanallar ustunlik qiladi,
depolarizatsiya paytida faollashadi va faollashtirilmaydi yoki
juda sekin (yuzlab millisekundlardan bir nechtagacha inaktiv qilinadi)
soniya). Tadqiqotdan so'ng kanallar o'z nomlarini oldi
kalamarning ulkan aksonida chiqadigan K-oqim (Xodkin, Xaksli ,,
Depolarizatsiyaning kechikishi bilan faollashtirilgan 1952),
Na-tokiga nisbatan sekin o'sdi va shuning uchun oqim nomlandi
kechiktirilgan rektifikator. Kanallar bloklangan 4-
AP yoki choy.
47
Aktivizatsiya chegaralarini o'rganish asosida portal kinetikasi
va farmakologik vositalarga nisbatan sezgirlik, bu ko'rsatilgan
Kdr kanallari bir jinsli emas va bir nechta kichik tiplarni o'z ichiga oladi. Ko'rsatilgan
bu kalmarning nerv uchida Kdr kanallari faollashish chegarasiga ega
taxminan -60 mV, 3,4-diaminopiridin ularni samarali ravishda bloklaydi va
presinaptik AP kengayishiga olib keladi (Van Der Kloot, Molgo,
1994). Sichqoncha kalsiyasida tezda asab tugaydi
faollashtirilgan K-oqim APni qisqartiradi va iz qoldiradi
giperpolarizatsiya va ushbu 4-AP oqimining blokadasi o'sishga olib keladi
mediatorni ozod qilish. Ba'zi neyronlarda
uzoq muddatli AP, Kdr kanallari orqali oqim ham ishtirok etadi
repolarizatsiya, ammo kanallarning portal kinetikasi sekinroq. Shunday qilib, ichida
sezgir neyronlar apliyasi Kdr kanallari 100 ichida faollashadi
200 ms va 0,5 soniya ichida inaktiv qilingan. Boshqa nisbatan
faollashish vaqti 100 ms bo'lgan sekin K tok qayd etildi
tovuq siliyer ganglionining asab uchida. Nihoyat,
yamoq-qisqich usuli bilan gipofiz bezining asab uchlarida topilgan
Bir kanal o'tkazuvchanligi 27 pS bo'lgan Kdr oqimi. Ushbu kanal
nisbatan sekin kinetikaga ega va tanlab bloklangan
dendrotoksin. Sekin faollashishi tufayli u ishtirok etmaydi
PD-ning repolarizatsiyasi, ammo uzoq vaqt davomida faollashishi mumkin
gipotalamus-gipofizda sodir bo'ladigan faoliyat portlashlari
tizim.
Tez K-kanallar (KA-kanallar). Birinchi marta KA kanallari
mollyuskalarning neyronlarida uchraydi. Turli xil neyronlarda funktsiyalar
CA kanallariga reaktivlikni tartibga solish, aniqlash kiradi
birinchi boshoqning kechikishi va ba'zi hollarda ishtirok etish
PDning repolarizatsiyasi. KA kanallari faollashtiriladi va inaktiv qilinadi
tezkor ravishda, AP ishlab chiqarish uchun pastki chegaralarda ishlash,
qachon bir oz depolarizatsiyaga javoban qisqacha ochilish
membrananing dastlabki giperpolarizatsiya holati. Shuning uchun KA kanallari past chastotali qayta faollikni tartibga solishga qodir.
va bo'shatilgan sezgir neyronlarda ustunlik qiladi
stimulning intensivligini aks ettiradigan chastota. Iz
giperpolarizatsiya CA kanallarining inaktivatsiyasini yo'q qiladi va
ushbu kanallar orqali qisqa muddatli chiquvchi oqim sekinlashadi
MP ning PD chegarasiga qaytishi. Shunday qilib, interval
oldingi va keyingi PD o'rtasida uzaytiriladi. CA kanallari
aplysia va dengiz cho'chqasining markaziy asab tizimida topilgan. Bular orqali oqimlar
kanallar dendrotoksin bilan kamaytirildi, bu esa ko'payishiga olib keldi
transmitterning sekretsiyasi va o'z-o'zidan epileptiform faollik
neyronlarning buzilmagan populyatsiyalari. Gipokampal madaniyatida
48
neyronlarning CA-oqimlari GABA retseptorlari agonistlari tomonidan kuchaytiriladi
APning qisqarishiga va mediator sekretsiyasining pasayishiga olib keladi. Bipolyar nerv sonlarida CA kanallari aniqlangan
retinal hujayralar, ammo ularning roli noaniq bo'lib qolmoqda. Ularda eshik bor
aktivatsiyalar -70 mV, tezda faollashadi (1-2 ms) va inaktiv qilinadi
(10-15 ms), 4-AP, TEA va kapsaitsin bilan samarali bloklanadi. Orqa nerv sonlarida CA kanallari ham aniqlangan
gipofiz bezi, bu erda, ehtimol, asabning repolarizatsiyasida qatnashadi
boshoqdan keyin tugaydi. Bundan tashqari, yuqori chastotali paytida
stimulyatsiya, inaktivatsiya CA kanallari orqali oqimning pasayishiga va AP kengayishiga olib keladi. CA kanallari tahlil qilindi
ular mavjud bo'lgan Torpedo elektr organining sinaptozomalari
o'tkazuvchanlik 24 pS. Baqaning harakatlantiruvchi nerv uchlarida CA kanallari borligi haqida dalillar olingan, ular mumkin
transmitter sekretsiyasini boshqarishda bevosita ishtirok etish
Sekin faollashtirilgan K-kanallar (KS-kanallar).
K-oqimlarni juda sekin kinetikasi bilan kechiktirish
aktivatsiyalar (sekin) dastlab yurakning Purkinje tolalarida tasvirlangan.
Sekin faollashtirilgan Ks kanali ajratilgan holda topilgan
gipofiz bezining asab uchlari. Aktivizatsiya vaqti doimiy
-50 mV da 4 s ni tashkil qiladi va -40 mV da 700 msgacha kamayadi.
Kaltsiy bilan faollashtirilgan K-kanallari (KCa-kanallari). CSA kanallari
nafaqat potentsial, balki hujayra ichi tomonidan ham boshqariladi
Ca ionlarining konsentratsiyasi. KCa oqimlari deyarli barchasida uchraydi
asab hujayralari (Zefirov, Xalilov, Xamitov, 1987, Meir,
Rahamimoff, 1999, Kovan, Sudhof, Stivens, 2000). Turli xil toksinlar
KCa-kanallarning ishlashiga samarali ta'sir qiladi. Ular kerak
chayon toksinlari - charibdotoksin va iberiotoksin, apamin va
brevetoksin-B.
Biofizik va farmakologik xususiyatlariga asoslanib Televizion KSa-oqimlari
tez va sekin bo'linishi mumkin (Meir, Rahamimoff, 1999).
Birinchisi, millisekundlarda faollashadi, ishtirok eting
PD-ning repolarizatsiyasi va xarybdotoksin bilan tanlab bloklanadi.
Sekin KCa oqimlari bir necha o'nlab kechikish bilan faollashadi
millisekundlarda, AP ning iz hiperpolarizatsiyasiga hissa qo'shadi
apamin bilan bloklanadi.
Supero'tkazuvchilar bo'yicha katta va kichik KCa kanallarini ajratish mumkin.
o'tkazuvchanlik. KCa yuqori o'tkazuvchanlik kanallari (BK kanallari) mavjud
200 pS dan yuqori o'tkazuvchanlik, xarybdotoksin va TEA tomonidan bloklangan.
KCa past o'tkazuvchanlik kanallari (SK kanallari) o'tkazuvchanlikka ega
100 pS dan kam va TEA ta'siriga zaif sezgir
hujayra ichidagi. Kanallarni faollashtirish uchun hujayra ichidagi
49
Ca ionining konsentratsiyasi 10 nM dan 100 mkM gacha va MF siljishi
-30-40 mVgacha. Kanalni ochish ehtimoli e marta ko'payadi
har 8-15 mV depolarizatsiya. Hujayra ichidagi o'sish
kaltsiy aktivatsiyaning potentsial bog'liqligini salbiy tomonga o'zgartiradi
yon tomon, ya'ni faollashtirish uchun kamroq depolarizatsiya kerak
Ca ionlarining yuqori konsentratsiyasidagi kanallari. Nerv uchlarida
gipofiz bezi orqa lobining KCa kanallari ro'yxatdan o'tgan
o'tkazuvchanlik 193 dan 331 pS gacha. Efferent koklear nervlarda
tugaydi, KCa-kanallarining o'tkazuvchanligi 221 pS, kanallar
hujayradan tashqari TEA va xarybdotoksin bilan bloklanadi.
CSa kanallari faoliyati quyidagicha modulyatsiya qilinishi mumkin
fosforillanish va deposforillanish. Ehtimollik
KCa-kanallarning ochilishi ATP konsentratsiyasiga bog'liq
membrananing hujayra ichidagi tomoni. Bundan tashqari qo'shiladi
oqsil kinaz A ning katalitik birligi oshadi
kalamush miyasi sinaptosomalarining CSa-kanallari faoliyati. Biroz
klinik qo'llaniladigan dorilar CSa kanallarini to'sib qo'yadi. Bu -
aminoglikozid antibiotiklari, bezgakka qarshi dori sulfat
xinin.
BK kanallari eng yaxshisi o'rganilgan, shuning uchun ular nafaqat
Drosophila (Slo) dan klonlangan, ammo silliq mushaklardan ajratilgan
traxeya va aorta. Uchinchisida sekin poke qilingan saytning mutatsiyasi aniqlandi
Drosophila xromosomasi KCa oqimlarini maxsus ravishda yo'q qiladi.
Ushbu hududning molekulyar tahlili shuni ko'rsatdiki, uning tarkibida 3552 mavjud
1184 dan iborat oqsilni kodlovchi nukleotidlar
aminokislotalar. Kanal subbirligi etti hidrofobikadan iborat
domenlar va boshqa K-kanallarning tuzilishiga o'xshaydi
qo'shimcha domen (S0) NH2 uchining yon tomoniga qo'shiladi
sincap (18-rasm). Ca ionlari bilan bog'lanish joyi,
oqsilning karboksil uchida joylashgan. Imkoniyatlarning o'zgarishi
potentsial sensori mavjudligi bilan bog'liq bo'lgan KCa kanallarini faollashtiring
segment S4. Ushbu oqsilning boshqa qismlari ma'lum darajada
potentsial va nukleotid bilan faollashtirilgan kanallar bilan o'xshashlik. Mumkin
KCa kanali, shu jumladan superfamilaning a'zosi deb o'ylash
potentsial faollashtirilgan Na-, K-, Ca-kanallari va boshqariladigan kanallar
ikkilamchi vositachilar. Genlar ham klonlangan
sichqonlar va odamlarda CSa kanallarini kodlash.
B-subunitni kodlovchi gen ham tavsiflangan
KSa kanali. Ushbu gen 191 dan iborat polipeptidni kodlaydi
ikkita transmembran segmentini o'z ichiga olgan aminokislota.
Ushbu oqsilning a-subunit bilan birgalikda ekspressioni ko'payishiga olib keladi
kanallarning Ca ionlari va potentsialiga sezgirligi.
ellik
Shunday qilib, BK kanallari Ca va MP tomonidan boshqariladi, keyin
elektr hodisalarining molekulyar integrallari
plazma membranasida va hujayra ichidagi tizimlarning faollashuvi
vositachilar. BK kanallari turli xil uyali funktsiyalarda ishtirok etadi va
elektr faoliyatini boshqarishda muhim rol o'ynaydi
hujayralar, gormonlar va mediatorlar sekretsiyasi, qon tomir tonusi,
sirkadiyalik ritmlarni tartibga solish va boshqalar (Vayger, Hermann, Levitan,
2002). BK kanal funktsiyalari turli xil modulyatsiya qilinishi mumkin
ichki va hujayradan tashqari omillar, shu jumladan ularning o'zgarishi
oksidlanish-qaytarilish holati. Bu chiqdi
gazli vositachilar - azot oksidi (NO), uglerod oksidi
(CO) va vodorod sulfidi (H2S) ushbu turdagi faollikni modulyatsiya qiladi
kanallar. Xususan, H2S kalamush GH3 gipofiz hujayralari madaniyatidagi BK kanallarining faolligini kuchaytirishi va bu ta'sir ko'rsatishi ko'rsatilgan
gazning kanal oqsiliga kamaytiruvchi ta'siri bilan bog'liq
(Sitdikova, Vayger, Hermann, 2010).
Apamin bilan bloklangan past o'tkazuvchanlik KC kanallarining molekulyar xususiyatlari haqida ba'zi ma'lumotlar mavjud. Foydalanish
qator dorilar tarkibidagi apamin bilan bog'lovchi oqsilga antikorlar
miyaning sinaptozomalari, uni kodlovchi gen klonlangan.
Ushbu KCa kanali oligomer deb taxmin qilinadi,
og'irligi 30 kDa bo'lgan subbirlikni o'z ichiga oladi. Kanal oqsili 438 dan iborat
aminokislotalar, tarkibida 4 ta transmembranali domen mavjud
Ca ionlarining bog'lanishi, S va oqsil kinazasi bilan fosforlanish joyi
ma'lum ionga o'xshash bir qatorga ega emas
kanallar va retseptorlar.
CSa kanallarini blokirovka qilish APda ikkita sezilarli o'zgarishlarni keltirib chiqaradi
asab tugaydi. Birinchidan, AP davomiyligining ko'payishi,
keladigan Ca-oqimining ko'payishi bilan birga, ikkinchidan,
iz giperpolarizatsiyasining bir necha kun ichida yo'qolishi
PD dan keyin millisekundlarda. Birinchi effekt o'chirish bilan izohlanadi
tez KSa-oqim, ikkinchisi - sekin KSakals asab tugashining va AP ning davomiyligini tartibga solishi mumkinligiga qaramay
Ca ionlarining kirishini, KCa kanal blokerlarining ta'sirini boshqaring
mediatorning sekretsiyasi mos kelmaydi. Ba'zi tadqiqotchilar
asab tugunlaridan nörotransmitter sekretsiyasining ko'payishi haqida xabar berdi
tanlangan bloker bilan KCa kanallarini blokirovka qilishda
charibdotoksin, boshqalari esa bu ta'sirlarni tasdiqlamadilar.
Ehtimol, KCa kanallari ma'lum bir rol o'ynashi mumkin
ritmik faoliyat. Yuqori chastotali stimulyatsiya paytida
hujayra ichidagi kaltsiyning sezilarli darajada ko'payishi va qanday qilib
Natijada, KSa-oqimining ko'payishi. KCa kanallarining faollashishi sabab bo'lishi mumkin
51
membranani qayta tiklash va giperpolarizatsiyasi, Ca-kiritishni cheklash va shu tariqa
Shunday qilib, neyrotransmitterning sekretsiyasini kamaytirish uchun. Kamida ikkita fakt
ushbu farazni qo'llab-quvvatlang. Birinchidan, Ca-ga bog'liqlik
asab tugunlari membranasining giperpolarizatsiyasi va PD ning yo'qolishi
yuqori chastotali stimulyatsiya. Ikkinchidan, yordamning pasayishi
bug 'va nerv-mushak birikmasidagi ritmik stimulyatsiya
KCa kanallarini blokirovka qilishda kerevit va qurbaqalar. Bo'lgandi
CSa kanallari ham cheklanishga jalb qilingan deb taxmin qilinadi
asab tugunlarining portlash faolligi va intervallarni tartibga solish
PD salvoslari o'rtasida. Eshitish soch hujayralarida CA kanallari
ma'lum bir chastotada sozlashda qatnashish va
mikroto'lqinli pechni faollashtirishdan himoya qilish.
Presinaptik tuzilmalarda CSa kanallari joylashgan
faol zonalar - Ca-kanallari yaqinida. Bu strategik
joylashuvi ularga javoban tezda faollashtirishga imkon beradi
Ca ionlarining terminalga kirishi.
Anomal rektifikatsiyaning K-kanallari (Kir-kanallari). K kanallari
g'ayritabiiy rektifikatsiya deyiladi, chunki kiruvchi oqim
ularnikiga qaraganda osonroq o'tadi, shuning uchun ularning
kiruvchi rektifikator kanallari (ichki rektifikator) deb nomlangan. Bular
kanallarni giperpolarizatsiya orqali faollashtirish va kirishni ta'minlash mumkin
Kaliy muvozanatidan past bo'lgan potentsialdagi hujayra ichidagi K ionlari
salohiyat Potentsialda kaliyga qaraganda ijobiyroq
muvozanat potentsiali, kanal hujayradan to'sib qo'yilgan
kationlar yoki organik poliaminlar. Kanal ochiladi
blokirovka qiluvchi zarralar elektrostatik ravishda
kanal. Kir kanallari skelet mushaklari, yurak hujayralarida,
umurtqali va umurtqasiz hayvonlar markaziy asab tizimining neyronlarida (Xill,
2001). Kir kanallari qo'zg'aluvchanlikni boshqarishda ishtirok etadi va mumkin
dam olish MP-ni yaratishga hissa qo'shish. Kanalni faollashtirish
membrananing giperpolarizatsiyasi, yurak urish tezligining pasayishi
yurak mushagining qisqarishi va qisqarishi. Kir kanallari
mediatorning markaziy va periferik sekretsiyasini cheklash
ishemiya va gipoksiya paytida asab tizimi, bu muhim rol o'ynaydi
oshqozon osti bezi hujayralarida insulin sekretsiyasi.
Immunohistokimyoviy usullar mavjudligini ko'rsatdi
kalamush miyasining asab uchlarida Kir-kanallari oqsillari, shuningdek
talamokortikal va hipokampal asab terminallari.
Kir-kanallar oilasiga G-protein bilan faollashtirilgan kanallar,
yurak stimulyatori, klassik kanallarda ACh ta'sirini vositachilik qilish
skelet va yurak mushaklari va neyronlarda keladigan tekislash,
va ATP ga bog'liq bo'lgan K kanallari. Turli hujayralardagi Kir kanallari
52
ularning kinetik xususiyatlari bilan farq qiladi,
blokerlarga nisbatan sezgirlik va eng muhim maqsadlardir
neyrotransmitterlar va ikkilamchi ta'sirlarni modulyatsiya qilish uchun
vositachilar. Kanal subbirligi ikkita transmembranadan iborat
maydonlar - teshik hosil qiluvchi M1, M2, P-domeni va sensorga ega emas
S4 tipidagi potentsial (18-rasm). Yagona kanal o'tkazuvchanligi,
yurak qorinchasining hujayralarida o'lchangan 20 pS va
giperpolarizatsiya bilan ortadi. Kanallar bloklangan
hujayra ichidagi TEA, shuningdek, CS va Ba ionlari. 15 dan ortiq genlar
KCNJ oilalari Kir kanallarini kodlashadi. To'g'ri daraja
atrofidagi M2 domenidagi aminokislota qoldig'i bilan aniqlanadi
manfiy zaryadlangan hujayraning sitoplazmatik tomoni
aspartat kuchli tekislash va neytral asparagin bilan ta'minlaydi
- zaif tekislash. NH2-terminalda lizin qoldig'ining mavjudligi
pH ga nisbatan sezgirlikni ta'minlaydi.
G-oqsilli eshikli K-kanallar (GIRK-kanallar). Biroz
kiruvchi rektifikatsiya kanallari G-oqsillari (GIRK1,2,4) tomonidan boshqariladi.
Masalan, GIRK1 parasempatik asab bilan ochiladi
muskarinik AX retseptorlarini faollashtirish orqali stimulyatsiya
yurak o'tkazuvchanlik tizimining hujayralari, bu giperpolarizatsiyaga va
yurak urishining pasayishi. GIRK kanallari
fosfotidilinozitol 4,5-bifosfat tomonidan modulyatsiya qilingan,
hujayra ichidagi Na ionlari, etanol, mexanik cho'zish,
pH qiymati. Neyronal GIRK kanallari tartibga solishda ishtirok etadi
neyronning qo'zg'aluvchanligi va dam oluvchi MP hosil bo'lishiga hissa qo'shishi mumkin.
Yurakning Kv kanallari KCNQ genlar oilasi tomonidan kodlangan. Ular
tezroq faollashtirish va katta darajadagi inaktivatsiyani namoyish eting
Kdr-kanallar bilan taqqoslaganda, umumiy farmakologik
xususiyatlari. O'n yil oldin, bu kardiyomiyositlarda tasvirlangan
nisbatan tez Ikr - kechiktirilgan rektifikatsiya oqimi
sekin oqimlar bilan solishtirganda - Iklar, Kd kanallari tufayli. Ushbu kanallar K kanallari e bilan o'xshashliklarni ko'rsatdi go-go-go
(eag) mevali chivinlar, shuning uchun ular odam eter-a-go-go-ga aloqador deb nomlangan
gen (HERG). Geterologik ifoda haqiqatan ham portal va kinetik xususiyatlari Ikrni eslatuvchi Kkanalni ochib berdi.
Ushbu kanallarning o'ziga xos xususiyati nisbatan
ga yuqori sezuvchanlik tufayli S tipidagi tez inaktivatsiya
hujayradan tashqari kationlar, shuningdek sekin faollashuv va deaktivatsiya.
Darvoza mexanizmlarining bu kombinatsiyasi xususiyatlarning o'zgarishiga olib keladi
kanal. HERG odatdagi potentsial faollashtirilgan K kanalining ikkilamchi tuzilishiga ega bo'lsa-da, u kechiktirilgan kirishni o'tkazadi
oqimni to'g'irlash.
53
ATP-ga bog'liq K-kanallari (KATF-kanallari). K kanallari,
MP sezgir emas va sitosolik ATP tomonidan boshqariladi,
KATF kanallari deb nomlanadi. Ular b hujayralarida topilgan
oshqozon osti bezi, bu erda ular sekretsiyada asosiy rol o'ynaydi
insulin, kardiyomiyositlarda, skelet va silliq mushak hujayralarida va
ba'zi neyronlar. KATP kanallari adrenerjik ko'rsatiladi
kalamush nerv sonlari, GABAerjik asab uchlari
kalamush nigra va xolinergik motor nervlarining moddalari
sichqonchaning uchlari. Yamoq-valf usuli yordamida KATF kanallari mavjud edi
kalamush motor korteksining asab uchlari bilan tavsiflanadi.
Ularning o'tkazuvchanligi 52,5 pS, hujayra ichidagi ATP
1 mM konsentratsiyasi inhibe qiladi va Mg-ADP bir xil konsentratsiyasida
kanal faolligini oshiradi. Kanalni ochish ehtimoli bunday emas
hujayra ichidagi kaltsiyga bog'liq va 100 mM bloklanadi
tolbudamid. Kanalning faolligi yuqori darajada TEA tomonidan bloklanadi
konsentratsiyasi va glibenklamid. Kanal faollashtiruvchilariga quyidagilar kiradi
kromakalim va diazoksid. Bundan tashqari, ba'zilari aniqlandi
membrana fosfolipidlari KATP kanallari bilan bog'lanadi, ular
ularning kashf etilishi va pasayish ehtimolining oshishiga olib keladi
ATPga sezgirlik. KATF kanallari texnik xizmat ko'rsatishda ishtirok etadi
Hujayradagi energiya miqdori kamayganda, masalan, qachon, dam olish MP
ishemiya, gipoksiya, gipoglikemiya.
KATP kanallarining metabolik sensori sifatida roli bo'lishi mumkin
b-hujayralar tomonidan insulin sekretsiyasini misolida namoyish eting
glyukoza olishiga javoban oshqozon osti bezi. Metabolizm
glyukoza hujayra ichidagi ATP ning ko'payishiga va pasayishiga olib keladi
ADP, bu KATP kanallarining yopilishiga, depolarizatsiyaga olib keladi
membrana, potentsial faollashtirilgan Ca-kanallarni faollashtirish, kirish
Ca ionlari hujayrasi va insulin sekretsiyasi. Kabi sulfanilüre
KATP kanallarini inhibe qiluvchi glibenklamid va tolbudamid,
diabetning ikkinchi turini davolash uchun ishlatiladi, chunki ular rag'batlantiradi
insulin sekretsiyasi. Yana bir misol ishemiya bilan bog'liq
yurakning kardiyomiyotsitlarini giperpolarizatsiyasi, bu erda, pasayish bilan
hujayra ichidagi ATP kontsentratsiyasi, ATPga bog'liq bo'lgan K-oqimining ko'payishi va APning qisqarishi kuzatiladi. Keyingi pasayish
yurak mushagining qo'zg'aluvchanligi va qisqarishi pasayadi
energiya iste'moli va kardiyomiyotsitlarning omon qolishiga hissa qo'shadi
metabolik zararlanish davri. KATF kanallari cheklangan
mediatorning markaziy va periferik asabdagi sekretsiyasi
tarkibidagi membrana giperpolarizatsiyasi tufayli tizim
54
asab hujayrasida energiya kam, masalan, ishemiya, gipoksiya,
gipoglikemiya.
Kanal ATP bilan bog'langan oqsil - retseptordan hosil bo'ladi
sulfanilüre (SUR) va K-kanalni kiruvchi rektifikatsiyasi (Kir 6.1 yoki
Kir 6.2) (18, 19-rasm). SUR 17 ta transmembran segmentlardan iborat
2 ta nukleotidni bog'lash joylari. Funktsional KATF kanali
Kir 6.x va SUR dan tashkil topgan hetero-oktamerdir
stexiometriyadagi subbirliklar 1: 1. To'rt Kir 6.x teshik hosil qiladi,
kanal o'tkazuvchanligini aniqlang va Mg va tomonidan bloklanadi
poliaminlar. To'rtta SUR nosimmetrik tarzda guruhlangan
markaziy teshiklar va tartibga soluvchi (19-rasm).
Anjir. 19. KATF kanalining tuzilishi.
Kir 6.x va SUR subbirliklarining topologik modeli. Kir 6.x ikkitadan
teshikni tashkil etuvchi pastadir (P) bilan bog'langan transmembran segmenti. SUR
17 ta transmembranali domenlarga va ikkita domenga (NBD1 va NBD2) ega,
majburiy nukleotidlar. Ushbu ikkita subbirlikdan KATP kanali oktomer shaklida hosil bo'ladi (quyida chapda ko'rsatilgan). (Yurak elektrofiziologiyasidan.
Hujayradan to to'shakka, 2000 yil qayta ko'rib chiqilgan).
55
Kir 6.x (Kir 6.1 yoki Kir 6.2) va SUR (SUR1, ning turli xil izoformalari
SUR2A, SUR2B) KATP kanallarining har xil turlarini ifodalashni ta'minlaydi
farmakologiyada farq qiluvchi turli xil to'qimalarda va
ATP inhibisyonuna sezgirlik.
Oddiy metabolik sharoitda KATP kanallarining roli
tushunarsiz. Dvigatel nerv sonlarida ekanligi aniqlandi
Sichqonlarda KATP kanallari umumiy K-oqimiga ozgina (~ 8%) hissa qo'shadi.
Biroq, ba'zi KATF kanallari dam olish holatida va
mediatorning sekretsiyasini boshqarishda rol o'ynashi mumkin
normal sharoit. Ko'rinib turibdiki, KATF kanallari ishtirok etmoqda
MPning qolgan qismini saqlab qolish va qachon vositachining chiqarilishini tartibga solish
asab terminalidagi energiya miqdori kamayadi, masalan, qachon
gipoksiya, gipoglikemiya. Shunday qilib, gipoksiya pasayishni keltirib chiqaradi
qobiq va moddaning qismlarida norepinefrinni induktsiya qilish
rat nigra KATP kanallarining faollashishi va undan keyin
membrananing giperpolarizatsiyasi.
Oqish kanallari. Noqonuniy oqimlar 50 yil oldin tasvirlangan
(Xodkin, Xaksli, 1952). T qochqinning shakllanishi ham mumkin
membrana orqali K, Na va Cl ionlarining bir vaqtning o'zida harakatlanishi yoki uchun
faqat K ionlarining harakati bilan.Oqish oqimlarini boshqarish
hujayralarning qo'zg'aluvchanligi, davomiyligi, chastotasi va amplitudasiga ta'sir qiladi
PD. Noqonuniy kanallar normal qiymatlarda doimiy ravishda ochiq
MF dam olish holatida va MF smenalari davomida faoliyat portlashlarini namoyish etadi, bu
bir necha daqiqa davom etadi va barcha qiymatlarda kuzatiladi
salohiyat K-qochqin oqimlarining kuchayishi giperpolarizatsiyaga olib keladi
membranalar, ularning bosilishi depolarizatsiyaga olib keladi. Faoliyat
kanallar A, C va G oqsil kinazalari, araxidonik ta'siriga bog'liq
kislota, membranani cho'zish, tashqi pH va harorat.
Dam olish paytida K kanalining oqishini inhibe qilish keng tarqalgan
serotonin, norepinefrinning umumiy ta'sir mexanizmi,
moddalar P, GABA, glutamat, qalqonsimon bezovta qiluvchi gormon, AX, ular
neyronlarning qo'zg'aluvchanligini oshirish. Biroq, mavjudlik
uzoq vaqt davomida oqish oqimlari uchun javobgar bo'lgan kanal mexanizmi
savol ostida qoldi. Faqat endi kaliy ekanligi aniq bo'ldi
oqish - bu maxsus K-kanallari (Goldstein, Bockenhauer,
O'Kelly, Zilberberg, 2001). Kkanallarning qochqinning molekulyar tuzilishini o'rganish shuni ko'rsatdiki, yangi oilaning har bir bo'linmasi
K-kanallarida, aksincha, teshik hosil qiluvchi ikkita domen mavjud
Kv va Kir kanallari oilalari va to'rtta transmembran segmentlari (4-rasm).
o'n sakkiz). Ushbu kanallar oilasining 50 dan ortiq genlari aniqlandi va
Ularning 14 tasi klonlangan va ekspertiza qilingan. Klonlangan k-kanallar
ikkita teshikni to'rt xil navga bo'lish mumkin: TWIK-1
56
va TWIK-2, TREK-1 va TRAAK sezgir kanallardir
mexanik stimullar va ko'p to'yinmagan tomonidan faollashtirilgan
yog 'kislotalari; TASK-1 va TASK-2 sezgir kanallardir
atrof muhitni kislotalash; KCNK6 va KCNK7 jim kanallardir, ehtimol
faollashtirish uchun qo'shimcha subunitni talab qilish.
K-kanallarining β-bo'linmalari. -1 subunit ma'lum,
N-tipdagi inaktivatsiya uchun javobgar bo'lgan KCNA1B geni tomonidan kodlangan va
KCNA2B geni bilan kodlangan b2-subbirlik, ortib bormoqda
butun kanal kompleksining ifoda tezligi. hslo beta -
tarkibida 2 ta transmembranani o'z ichiga olgan b-subbirligi
fragment, CSa kanali bilan bog'langan va uning sezgirligini oshiradi
charybdotoksinga va hujayra ichidagi Ca ionlarining kontsentratsiyasiga.
Shuningdek, KCNE1 tomonidan kodlangan va o'z ichiga olgan MinK oqsili topildi
sekin transmembranali domen
oositlarda ifodalanganida faollashtirilgan K-toklari. Ro'yxatga olingan
oqimlar yurak va ba'zi epiteliyadagi oqimlarga o'xshaydi
hujayralar va turli xil tizimlarning faollashishi bilan modulyatsiya qilinadi
hujayra ichidagi mediatorlar. MinK harakat qiladi deb taxmin qilinadi
hali noma'lum stokiometriyaga ega b-subbirlik sifatida.
MinK ning COOH-oxiri KCNQ g'ovak mintaqasi bilan bog'langan deb taxmin qilinadi
Uzoqroq ochilish vaqtini belgilaydigan K-kanallari
bitta kanalning past o'tkazuvchanligi. Boshqalar
to'qimalarga xos transmembran b-subbirliklari
Kir kanallari uchun ham aniqlandi.
3.3. Xlor kanallari
C1 ionlari tashqi va eng keng tarqalgan
hujayra ichidagi anionlar. C1 kanallari mavjud
muhim rol o'ynaydigan aksariyat hujayralarning plazma membranasi
hujayra hajmini tartibga solish, transepitelial transport,
sekretsiya bezlarining sekretsiyasi, MP stabillashishi. Hayvon qafaslarida
sitoplazmadagi Cl kontsentratsiyasi hujayradan tashqari muhitga qaraganda past va
muvozanat xlor potentsiali MF qolgan qismiga yaqin. Hissa
Dam olish holatidagi MP tarkibidagi Sl-kanallar ularning nisbiy soniga va
o'tkazuvchanlik. Odatda, Cl kanallarining faollashishi normal darajada pasayadi
qo'zg'aluvchanlik va PD paytida hujayralar repolarizatsiyasini kuchaytiradi. Cl kanallari skelet mushaklarining elektr qo'zg'aluvchanligini tartibga soladi.
Cl kanallari hujayradan tashqari ligandlar yordamida faollashtirilishi mumkin,
Ca, cAMP, G-oqsillarning hujayra ichidagi ionlari, mexanik
cho'zish, potentsial. Chunki ularni faollashtirish mexanizmlari mumkin
bir-birining ustiga chiqish, ma'lum bir kanal turining ifodasi emas
bitta turdagi hujayralar bilan cheklangan.
57
C1 kanallari filial uchlari sonini aniqlashi mumkin
har qanday vaqtda faollashtirilgan bitta neyronning aksoni. Qachon
xlor o'tkazuvchanligining oshishi, masalan, faollashganda
GABA retseptorlari, qo'zg'aluvchanlik va blokning pasayishi kuzatiladi
dallanadigan tugunda PD o'tkazish. Binobarin, xlordagi o'zgarishlar
o'tkazuvchanlik ishlash sonini tartibga solishi mumkin
asab tugaydi. C1 kanallarining uchta superfamilasi mavjud:
ligand bilan faollashtirilgan, kaltsiy bilan faollashtirilgan va potentsial faollashtirilgan.
Liganda faollashtirilgan Cl kanallari. Liganda faollashtirilgan Cl kanallari retseptorlari kanalining katta oilasiga tegishli
molekulalar. 5 gomologik membranadan iborat kanal
subbirliklar, hujayradan tashqari ligand bilan bog'laydigan va
sitoplazmatik modulyatsion joylar. Tashkilot
aminokislotalar ketma-ketligi sezilarli darajada aniqlandi
oila a'zolari ichida homologiya (20-30%). Bundan tashqari,
subbirliklarning tuzilish xususiyatlari juda o'xshash. Har biri
subunit hujayradan tashqari aminoterminal domendan iborat,
taxminan 200 ta aminokislotadan, 4 ta transmembranali domendan iborat
(TM) va qisqa hujayradan tashqari karboksil uchi.
Am interterminal sohada konservativ motiv mavjud,
Cys loop deb nomlangan. TM3 va TM4 domenlari sitosolik bilan bog'langan
pastadir Har bir subunitdan beshta TM2 domeni egilib qoladi
membrananing markazi va ion kanalining eshigini tashkil qiladi. Ushbu kanallar
asosan asab to'qimalarida ifodalanadi va bo'linadi
GABA va glitsin bilan faollashtirilgan. Barcha ligand faollashtirilgan funktsiyasi
Cl-kanallari bir xil, ular mexanizmlarda markaziy rol o'ynaydi
pre-va postsinaptik inhibisyon.
GABA-faollashtirilgan Cl kanallari. GABA asosiy hisoblanadi
markaziy asab tizimidagi inhibitiv vositachi (Zefirov, Xazipov, Ben-Ari, 1998). U
roli birinchi bo'lib umurtqasiz hayvonlarning asab tizimida tasvirlangan.
GABA ta'siri GABA, GABA va GABA orqali amalga oshiriladi -
retseptorlari, ulardan GABA va GABA ionotropik, keyin
ion kanalini tashkil etadiganlar mavjud. GABKA ning ochiq davlat vaqti
kanal 25 ms, o'tkazuvchanligi 10-30 pS, retseptor
tez desensitizatsiya bilan tavsiflanadi. Hozirga kelib,
sutemizuvchilar GABAA retseptorlarining 19 subbirligini ajratdilar: a1-
a6, b1-b4, b1-b4, b, b, b, b, ularning ba'zilari qo'shilish variantlariga ega.
GABAA retseptorlari molekulyar bo'lgan multimerik kompleksdir
og'irligi 230-270 kDa. Ko'rinishidan, bu pentamer, ammo nima ekanligi aniq emas
subbirliklar har xil fiziologik faol kanalni tashkil qiladi
58
miyaning joylari. Miyada eng keng tarqalgan retseptorlardan biri
a1, β2 va γ2-birliklarni o'z ichiga oladi (20-rasm A). GABA kanallarining faoliyati azot oksidi (NO) bilan modulyatsiya qilinishi mumkin,
oqsil kinaz A va kaltsiy / fosfolipid bilan fosforillanish
bog'liq protein kinaz C. GABAA kanallarining ishiga ta'sir qilishi mumkin
tabiiy va sintetik birikmalar, shu jumladan
benzodiazepinlar, steroidlar, barbituratlar, etanol, umumiy behushlik,
pikrotoksin, rux, lantanidlar, pestitsidlar va steroid bo'lmagan moddalar
yallig'lanishga qarshi dorilar (20-rasm A).
Klassik GABAA retseptorlari antagonisti bikukulin,
konvulsiyalarni keltirib chiqaradi. Bikukulinning ta'siri pasayish bilan bog'liq
ochilish ehtimolini kamaytirish orqali GAMKA kanali orqali oqimlarni va
ochiq davlat vaqti.
A B
Anjir. 20. GABA- va glitsin bilan faollashtirilgan Cl-kanallar
A - GABAA retseptorlari tarkibidagi vertikal qismini ko'rsatadi
ikkita a-, ikkita b- va bitta b-subbirliklardan. GABA va barbituratlar
a- va b-subbirliklarga, benzodiazepinlar esa b-subbirikka bog'lanadi.
(Neuroscience-dan, tahrir. Purves D. va boshq., 2001 tahrirdagi), B -
Glisin retseptorlari (GlyR) ning o'zaro ta'siri va ularning aloqasi
gefirin oqsilidan foydalangan holda hujayra ichidagi sitoskelet. (Siegel va boshq
al., 2006 yildagi tahrirda).
59
GABAc Cl-kanalining retseptorlari-kanal kompleksi birinchi marta edi
1975 yilda tasvirlangan va GABA kanallari turiga mansub bo'lgan
faqat so'nggi yillarda aniqlangan. Kanal va farmakologik
xususiyatlari GABAA kanallari oilasidan farq qiladi. Vaqt
GAMKS kanalining ochiq holati 150-200 ms,
o'tkazuvchanligi 3-7 pS, retseptorlari juda sekin xarakterlanadi
desensitizatsiya.
GABAc kanallari presinaptik nervlarda topilgan
umurtqali hayvonlarning setchatka uchlari va, ehtimol, ular bilan bog'liq
vizual ma'lumotni qayta ishlash, sekretsiyani modulyatsiya qilish jarayonlari
bipolyar hujayralardagi mediator. GABX kanallari ham edi
gipofiz bezining oldingi lobida va omarning torakal ganglionida topilgan.
RAB-3 nomli GABX kanalining uch xil bo'linmasi,
turli to'qimalardan klonlangan. Ularning faqat ikkitasi ekanligi ma'lum bo'ldi
kanalning ishlashida ishtirok eting - r1 va r2. Uchinchi bo'linma
immunogistokimyoviy usullar bilan miyada lokalizatsiya qilingan, ammo bu
funktsiyalari noaniq bo'lib qolmoqda. r1 va r2 kichik birliklar hosil bo'lishi mumkin
oositlarda ifodalangan ishlaydigan kanal
Ksenopus. GABA kanallarining farmakologik tadqiqotlarining aksariyati kalamush retinasi yoki oositlarni tayyorlash bo'yicha olib borildi
R1 va r2 rekombinant subbirliklarini ifodalovchi ksenopus.
GABAc kanallari pikrotoksin, GABA analoglari va
bikukullin va baklofenga befarq, selektiv agonist
GABAB retseptorlari. Retinaning bipolyar hujayralarida ekanligi ko'rsatilgan
kalamushlarda GABAc kanalining regulyatsiyasi qachon fosforillanishni o'z ichiga oladi
G-oqsil orqali S oqsil kinazining yordami. Bundan tashqari, ko'rsatilgan
dopamin va adenilat siklaza faollashtiruvchilari (forskolin) tanlab
oqimlarni GABA kanallari orqali kamaytirish. Dopamin
umurtqali hayvonlarning asab tizimidagi GABAc kanallari funktsiyasini modulyatsiya qiladi
hayvonlar.
Glisin bilan faollashtirilgan Cl-kanallari. Ma'lumki, glitsin
markaziy asab tizimida mavjud bo'lib, inhibitor vositachidir. Ko'rsatilgan,
glitsin kulturada neyrotransmitterning tarqalishini inhibe qiladi
serebellar donachali hujayralar. Glisin bilan faollashtirilgan Cl-kanallari edi
miyaning turli qismlarining sinaptoneurosomalarida namoyish etilgan
kalamushlar, bu erda glitsin qo'llanilishi Cl kiritilishini keltirib chiqaradi, bu
postsinaptik glitsinaktiv kanallarning inhibitori bo'lgan strixin tomonidan bloklanadi. Strixnin va pikrotoksinning ta'siri,
GABAA kanallarining o'ziga xos inhibitori, qo'shimchalar,
bu sichqon miyasida glitsin bilan faollashtirilgan va GABAA kanallarining birgalikda mavjudligini ko'rsatadi. Glisin retseptorlari birinchi bo'ldi
sutemizuvchilarning CNS-dan ajratilgan retseptorlari. U edi
60
dastlab striknin alkaloidi yordamida tozalangan, to
kimga u balandni ko'rsatdi qarindoshlik. Bir vaqtning o'zida tozalandi
gefirin - glitsinni bog'laydigan 93 kDa oqsilidir
postsinaptik mintaqadagi sitoskeletal oqsillar tomonidan qabul qiluvchi. Gefirin
shuningdek GABAA retseptorlari bilan kokalizatsiyalanadi. Subunit tuzilishi
glitsin bilan faollashtirilgan Cl-kanallari bir xil asosga ega
GABAA kanallari subbirliklarining xususiyatlari (20-rasm B).
Striknin yordamida selektiv kanal agonisti,
molekulyar og'irligi 50-60 kDa bo'lgan bir nechta polipeptidlar. Og'irligi
retseptorlari kompleksi 250 kDa. Kanal a va b dan iborat
3/2 nisbatda kichik birliklar. Kanal ochish uchun sizga kerak
ikkita glitsin molekulasining bog'lanishi, kanal o'tkazuvchanligi 45 ga teng
psm. Amfibiyalarning orqa miyasida, shuningdek
sutemizuvchilarda glitsin va GABAA retseptorlari mavjud
agonistlar tomonidan o'zaro inhibisyon xususiyatlari
ushbu ikkita retseptorlari komplekslarining o'zaro bog'liqligini ko'rsatadi.
Kaltsiy bilan faollashtirilgan Cl-kanallar (ClCa-kanallar). S-kanallari,
ko'pchilikda mavjud bo'lgan hujayra ichidagi kaltsiy bilan faollashadi
epiteliy, asabiy, silliq mushaklarni o'z ichiga olgan hujayra turlari,
yurak (Jentsch, Tomas, 2002). ClCa kanallari jalb qilingan
ko'plab hujayralardagi hujayra hajmini tartibga solish. Neyronlarda va
mushak hujayralari, ClCa kanallari qo'zg'aluvchanlikni modulyatsiya qilishi mumkin, chunki
iz potentsiallarini yaratish to'g'risidagi hisobot. Xushbo'y neyronlarda ClC kanallari transduktsiyada ishtirok etadi, chunki ular Ca ionlari bilan faollashadi,
cGMP-faollashtirilgan kanallar orqali kirish.
Ba'zi neyronlarda ushbu kanallarning faollashishi olib keladi
akson va asab uchlari qo'zg'aluvchanligining pasayishi, tufayli
bu transmitterning chiqarilishini pasaytiradi va ritmiklikni inhibe qiladi
faoliyat. ClCa kanallarini faollashishiga sabab bo'lishi mumkin
Ca / kalmodulinga bog'liq protein kinaz II ning fosforillanishi.
Embrion madaniyatidagi ClCa kanallarini batafsil o'rganishda
Ksenopus orqa miya neyronlarida ikki xil kanal borligi aniqlandi:
max va mini Sl kanallari. Maxi kanallarining o'tkazuvchanligi 310 ga teng
PSM va potentsialga bog'liq inaktivatsiyaga ega. Mini kanallar
3 dan 70 pS gacha bo'lgan o'tkazuvchanlikka ega va faollashtirilmagan
salohiyat Funktsional kanal vakili deb qabul qilingan
bog'langan 38 kDa subunitsiyalarning tetrameridir
disulfid ko'priklari. Lipitli ikki qatlamga kiritilganda
oqsil o'tkazuvchanligi 25-30 pS bo'lgan anion kanalini hosil qiladi.
Kanalning faolligi Ca va Ca / ta'sirida ortadi
kalmodulinga bog'liq kinaz II.
61
Potentsial faollashtirilgan Cl-kanallari (ClC). Kanallar
qo'zg'atuvchi va epiteliya hujayralarida mavjud. Bog'liq holda
ularning to'qimalarda tarqalishidan ular bir qator funktsiyalarni bajaradilar - masalan
dam oladigan MP-ni barqarorlashtirish, hujayra hajmini tartibga solish (Jentsch va boshq.,
2002). Kanallar plazma membranasida ham, ichida ham mavjud
hujayra ichidagi organoidlar. Aksonlarda kuchlanishli xlor
o'tkazuvchanlik shunchalik kichikki, odatda unga e'tibor berilmaydi, aksincha
skelet mushaklarida u kaliy o'tkazuvchanligidan ham kattaroqdir
dam olish. Ushbu xlor o'tkazuvchanligi uchun javobgar bo'lgan kanallar
nisbatan yaqinda kashf etilgan.
Potentsial faollashtirilgan Cl kanallari (ClC) oilasiga kiradi
10 xil vakillar. Ushbu oilaning birinchi a'zosi (ClC-0)
Torpedo elektrotsitlaridan klonlangan bo'lib, u MP ni barqarorlashtiradi
hujayralarga imkon beradigan elektr xujayralarining yon tomonlaridan biri
elektr batareyasi kabi ishlaydi. Qolgan 9 ta vakil
turli to'qimalarga ega bo'lgan potentsial faollashtirilgan Cl-kanallari
sutemizuvchilarda uchraydigan tarqalish. 9 aniqlandi
odamlarda ClC kanallarini kodlovchi turli genlar - CLCN1-
CLCN7, CLCNKA va CLCNKB. Ko'pgina ClC kanallari (masalan, ClC-0,
ClC-1, ClC-2) ifoda etilganda sezilarli oqimlarni ko'rsatadi
asosiy a-subbirlik, ClC-KA va ClC-KB kanallari esa
b-subunit barritin kerak (21-rasm A).
ClC-1 kanallari skelet mushaklari va
ichida skelet mushaklari membranasining 70-80% o'tkazuvchanligini ta'minlaydi
dam olish. ClC-1 ekspressioni mushakga juda bog'liq
postnatal davrda faollik va o'sish. Kanallar emas
embrional mushak va mushak hujayralari madaniyatida uchraydi,
etuk mushak tolalarini denervatsiyadan so'ng yo'qoladi. Kanallar mavjud
o'tkazuvchanlik - 1 pS, shuning uchun bitta kanalning oqimi juda kichik -
0,1 pA dan past. ClC-2 hamma joyda har xil to'qimalarda ifodalanadi
va giperpolarizatsiya, hujayraning shishishi,
hujayradan tashqari kislotalash. Ularning rolini taklif eting
transepitelial transport. ClC-3 kanallari mavjud
endosomalar va sinaptik pufakchalar. Sichqonlar tomonidan nokaut qilingan
ClC-3, hipokampus va retinaning degeneratsiyasi mavjud, shu bilan birga
sinaptik pufakchalarni kislotalash jarayoni buziladi, bu
pufakchani to'ldirishni ta'minlashda ClC-3 uchun rolini taklif qiladi
vositachi. ClC-4 kanallari skelet mushaklarida,
yurak va buyraklar.
62
Anjir. 21. Potentsial faollashtirilgan Cl-kanallari topologiyasi,
biokimyoviy tadqiqotlar asosida
A - Cl-kanal subunit topologiyasi. Aniq ma'lumotlar
D4 / D5 mintaqasi uchun olingan. Yomon o'rganilgan gidrofobik maydon
D9 va D12 oralig'ida bo'lsa ham, uning toq sonli kesishishi borligi aniq
membranalar. Barcha eukarilarning Cl-kanallarining karboksil uchi otik hujayralar
o'ziga xos bo'lmagan rol o'ynaydigan ikkita CBS domeniga ega
kanal subbirliklarining o'zaro ta'siri. ClC-K kanalining pastki bo'linmalari bilan bog'langan
b-subunit - barritin, membranaga ikki marta kirib boradi (yoqilgan)
(O'ngdagi A rasmga qarang). B - CLC kanali dimer, har bir bo'linma
vaqt bor. Ushbu ikkita teshikning o'z portali bo'lishi mumkin
turli xil kanallar uchun mexanizm yoki bitta umumiy. (Jentsch va boshq., 2002 p.)
o'zgarishlar).
ClC-5, ClC-KA va ClC-KB buyraklar va shakl uchun xosdir
proksimal tubulalar hujayralaridagi anion kanallari. Ikki buyrak
ClC-K kanali heteromerik kompleksdir
barritin va transepitelial transportda ishtirok etish
nefronning turli segmentlari. Bundan tashqari, K + sekretsiyasi uchun ClC-KA / barritin va ClCKB / barritin muhim ahamiyatga ega.
ichki quloqda. Kichkina o'qigan
7 yil oldin klonlangan ClC-6 va ClC-7 va
hujayra ichidagi lokalizatsiya bilan tavsiflanadi. ClC-7 kanali
osteoklastlarda ifodalangan va uning mutatsiyalari osteoporozga olib keladi
(Jentsch va boshq., 2002).
So'nggi tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, butun davomida
aftidan, SlC kanallari har birida teshik bo'lgan dimerlardir
subunit (Jentsch va boshq., 2002) (21-rasm B). Gidropatik tahlil
xlor kanalining ClC-0 oqsilida 13 ta hidrofob mavjudligini taxmin qilishgan
membranani kesib o'tuvchi va D1-D12 deb nomlangan domenlar (Jentsch T.J.,
2002) (24-rasm). ClS-0 ikkita o'tkazuvchanlik darajasi 10 va
63
20 pS, bu mos ravishda bitta va ikkita teshikning ochilishini aks ettiradi.
ClC-0 faollashtirish jarayonlari har bir teshik uchun mustaqil ravishda sodir bo'ladi
(tezkor faollashtirish eshigi), faolsizlanish xarakterlidir
bir vaqtning o'zida ikkala teshik uchun (sekin inaktivatsiya eshigi).
ClC kanallarining bir xil oilasi a'zolari boshqacha bo'lishi mumkin
elektrofizyologik xususiyatlar. Masalan, SlC-0 va SlC-1
membrana depolyarizatsiya qilinganda ochiladi va qachon yopiladi
giperpolarizatsiya va ClC-2 giperpolarizatsiya bilan faollashadi va
ijobiy potentsialga yaqin. Ba'zi kanallar
shuningdek, pH o'zgarishi, hujayraning shishishi va
fosforillanish.
3.4. Kaltsiy kanallari
Ca kanallari Ca ionlarining sitoplazma ichiga kirishini ta'minlaydi
hujayralar va juda muhim va juda ko'p funktsiyalarni bajaradi. u
elektrogenezda ishtirok etish, ma'lum bir hujayrani saqlab turish
Ca ionlarining konsentratsiyasi, mediatorlar va gormonlar sekretsiyasini boshlash,
qisqa va uzoq muddatli shakllarni shakllantirish
markaziy asab tizimidagi sinaptik plastika, gen ekspressionini tartibga solish va boshqalar.
(Kostyuk, 1992, Kovan, Sudhof, Stivens, 2000). Ca kanallarini ajratib ko'rsatish
plazma membranasi va hujayra ichidagi organoidlar. Birinchisi
hujayradan tashqari kaltsiyning sitoplazma ichiga oqishini ta'minlash,
ikkinchisi - hujayra ichidagi tuzilmalarda saqlanadigan kaltsiy. Bularga
tuzilishlarga mitoxondriya va silliq ER kiradi (mushaklarda -
sarkoplazmik to'r (SRS)). EPR va SPR membranalarida
Ligand bilan faollashtirilgan Ca-kanallarning ikkita asosiy turi tavsiflanadi:
inositol trifosfat va ryanodin (Balezina, 2002).
Plazma membranasining Ca-kanallari. Dastlab
faollashtirish chegarasi, yuqori chegara, faollashtirilgan
MF ning muhim siljishlarida va past polli Ca-kanallarida,
qolgan MFga yaqin potentsiallarda ochilish. Keyinchalik
dihidropiridinlarga (DHP) sezgirlikka asoslangan
yuqori chegarali kanallar BPHga sezgir (L turi, uzoq umr ko'radigan) va BPHga sezgir bo'lmagan (N tipidagi, na T, na L yoki
neyron). L tipidagi Ca-kanal blokerlariga nimodipin,
nifedipin, verapamil, tetrandipin, diltiazem, D-600, etanol, ionlar
Cd, Conus Geographus dengiz iloni toksini, ωconotoxin GVIA deb nomlanadi. N-turdagi Ca-kanal blokerlari - ωconotoxin GVIA, shuningdek Cd, Ni, Co, La ionlari. Boshqa turi
Purkinje hujayralarida topilgan yuqori polli kanallar
serebellum va zahar bilan to'silgan P-tipli (Purkinje) Ca-kanallari
64
huni o'rgimchaklar, peptid toksini FTX, b-agatoksin IVA va
ionlari Cd, Co, La. Ta'sirchan Ca kanallarini o'rganishda
agatsoksin oositlarda ifoda etilgan bo'lib, ba'zi kanallari paydo bo'ldi
agatoksinga (200 nM) nisbatan kam sezgirlikka ega
P tipidagi kanallarning sezgirligi ancha yuqori (20 nM). Bo'lgandi
yuqori polli kanallarning yana bir turi mavjud deb taxmin qilinadi,
Q-turi deb nomlangan. Ca-kanallarining P- va Q-turlarining farqlari
ahamiyatsiz, shuning uchun ular ko'pincha birlashtirilib, Ca-kanallarining P / Q turi sifatida belgilanadi. Past polli kanallar T-turi deb nomlangan
kanallar (T-vaqtinchalik). Gipertenziv modda ekanligi ko'rsatilgan
mibefradil tanlab T tipidagi Ca-kanallarni bloklaydi. L, N,
Ca-kanallarning P / Q, T-turlari potentsial faollashadi,
uzoq muddatli depolarizatsiya bilan Ca-kiritishni blokirovka qilish mumkin, kichik
hajmi bo'yicha (T-tipli Ca-kanallarni inaktiv qilish uchun) va aralash,
tarkibida Ca-kanal blokerlari - dihidropiridin, b-konotoksin
GVIA va b-agatoksin IVA yuqori konsentratsiyalarda. Biroq, undan keyin ham
bu yana bir turdagi kanallar orqali qoldiq Ca-oqimini saqlaydi,
ular R-kanallari deb nomlanadi. R-turini faollashtirish potentsiali
Ca-kanallari yuqori va ning faollashish potentsiali orasida
past polli kanallar. R-kanal faoliyati bloklangan
Ni ionlari past konsentratsiya (Meir, Ginsburg, Butkevich va boshqalar,
1999).
Ca-kanallarining tuzilishi. Sakanalning ayrim turlarini kodlovchi genlar klonlanadi, aminokislota aniqlanadi
asosiy kanal subbirliklarining ketma-ketligi. Bu chiqdi
kanalning katta bo'limlari potentsial faollashtirilgan Na- va K-kanallari uchun tizimli ravishda homologdir. Ca kanallari 5 dan iborat
kichik birliklar: a1, a2, b, g, g. a2 va b subbirliklari bir-biriga bog'langan
disulfidli ko'priklar va bitta kompleks (22-rasm).
Shuning uchun sutemizuvchilar asab tizimida ishlaydigan Sakanalni uchta alohida subbirlik - a1, a2δ, b va a1 hosil qiladi.
subunit kanalning teshikchasini hosil qiladi. Birlamchi tuzilma aniqlandi
Dastlab bo'lgan 10 xil a1 subbirligi
A dan I ga (CACNA-CACNI) belgilangan. S geni a1- ni kodlaydi
skelet mushaklari va asab tizimidagi bo'linma. L tipidagi Ca kanali
a1C yoki a1D subbirligidan iborat, N-turi a1B -
kichik birliklar, P / Q-tip - a1A-subbirlikdan, T-tip - a1G dan -
subbirliklar. Agar a-subbirliklar boshqasiz ifoda etilsa
subbirlik, keyin hosil bo'lgan Ca kanalining xossalari o'xshash bo'ladi
T tipidagi Ca kanalining xususiyatlari. Shuningdek, kanallarning R-turi deb taxmin qilinadi
65
a1E-subbirligi tomonidan hosil qilingan. Neyronal a1A kichik birligi
markaziy asab tizimida, motor nerv uchlarida,
Shvann hujayralari va uning turli xil qo'shilish variantlari
elektrofizyologik xususiyatlardagi farqlarni keltirib chiqaradi
tezlik bilan faol bo'lmagan Q tipidagi kanaldan sekin kanalga
faol bo'lmagan P-turi.
CACNA1C genining turli xil qo'shilish variantlari yurakdagi (A1Ca) va silliq mushakdagi (A1Cb) L tipidagi Sakkanallarni kodlaydi, asosiy
skelet mushaklari a1S dagi Ca-kanalning L tipidagi bo'linmasi kodlangan
boshqa CACNA1S geni. Fiziologik sharoitda
ikkita a1S izoformasi ifodalanadi: bilan kam uchraydigan oqsil
molekulyar og'irligi 212 kDa va og'irligi 190 kDa bo'lgan kesilgan shakli,
yilda tashkil topgan kanallar umumiy aholisining 95 foizini tashkil etadi
tarjimadan keyingi proteoliz natijasida. Shuningdek ko'rsatilgan
kanaldagi funktsional o'zgarishlar, masalan
fosforillanish, ammo bu ta'sirlarning fiziologik ahamiyati
aniqlanmagan.
Yaqinda Ca-kanallarining yangi nomenklaturasi taklif qilindi, bu
ularni uchta tarkibiy va funktsional jihatdan bog'liq oilalarga ajratadi
(CaV1, CaV2, CaV3). L tipidagi Ca-toki CaV1 oilasi a1- tomonidan vositachilik qiladi.
subbirliklar. CaV2 kanallari alohida oilani tashkil qiladi
klonlangan CaV2.1 subbirliklarini P yoki Q tipidagi Ca-oqimni,
N-turdagi Ca-oqim va CaV2.3 ni tashiydigan CaV2.2 subbirliklari
R tipidagi Ca tokini olib boruvchi subbirliklar. T tipidagi Ca-oqim
CaV3 kanallari tomonidan taqdim etilgan. Muhim tarkibiy
a1-subbirliklarning uchta klassi orasidagi xususiyatlar
ularni tartibga solishda sezilarli farqlar. CaV1 Ca-kanallari oilasi
oqsil kinaz tizimi orqali fosforillanish bilan tartibga solinadi. CaV2
kanallar oilasi to'g'ridan-to'g'ri G oqsillari bilan bog'lanish orqali tartibga solinadi.
CaV3 tipidagi kanallar uchun G-oqsillar bilan modulyatsiya qilish va fosforillanish
unchalik ahamiyatli emas va yaxshi tushunilmagan (Catterol, 2000).
Ca-kanallarining tuzilishi va funktsiyasining xilma-xilligi oshadi
a1-subunit bilan bog'langan b-subbirliklarining ko'pligi
membrananing hujayra ichidagi tomonidan va inaktivatsiyaga ta'sir qiladi
kanal. B-subbirligini kodlovchi 4 ta gen topildi. By
muqobil biriktirish, genlarning har biri ko'proq ishlab chiqaradi
bitta sincap. B-subbirliklarining har xil izoformalari aniqlanadi
shuning uchun eshik mexanizmining kinetikasi va potentsialga bog'liqligi
har xil b-subbirliklari bilan aloqa sezilarli darajada o'zgarishi mumkin
a1-subbirlikning xususiyatlari. Genlar ham aniqlandi
66
a2b-subbirliklarini kodlash, ular nisbatan
kanallarning eshik mexanizmiga kichik funktsional ta'sir.
B-subunit yaqinda tavsiflangan bo'lib, bu ta'sir ko'rsatmoqda
Ca-kanalining eshik mexanizmining potentsialga bog'liqligi. Γ subbirligi 4 ta transmembrana segmentlaridan va
mushak va miyada ifodalangan (22-rasm).
Shakl.22. Ca-kanalli subbirliklarning birlamchi tuzilishi.
Ca-kanalini tashkil etuvchi subbirliklar: a1, a2, b, g, g. a1
subunit kanalning teshikchasini hosil qiladi. a2 va b subbirliklari bir-biriga bog'langan
disulfidli ko'priklar va bitta kompleksdir. (Siegel va boshq
al., 2006 yildagi tahrirda).
Hujayra ichidagi Ca kanallari. Sitoplazmatik bo'lsa ham
erkin Ca ionlarining konsentratsiyasi past, sezilarli darajada Ca
hujayra ichidagi tuzilmalarda joylashgan. Ularda saqlanadi
Sakanallar orqali etarli stimulga javoban chiqarilishi mumkin. Turli hujayralarda ko'plab tuzilmalar tasvirlangan,
hujayra ichidagi kaltsiyni ishlatadigan (Balezina O.P.,
2002), ularning asosiysi silliq EPR.
67
Hech bo'lmaganda asab hujayralarining silliq EPR membranasida
Hech bo'lmaganda ligand bilan faollashtirilgan Ca-kanallarning ikkita asosiy turi mavjud:
ryanodin (Pu) va inositol trifosfat (IF3). Yaqin o'tkan yillarda
borliqning tez o'sib borayotgan dalillari va boshqalar
selektiv ravishda hujayra ichidagi Ca kanallarining navlari
hujayra ichidagi metabolitlar (NAD +) bilan faollashadi
, NADP +
,
tsiklik ADP-riboza va boshqalar), ammo ularning xususiyatlari hali ham kichikdir
o'rgangan (Balezina, 2002).
Sardobalar va tubulalarda to'plangan Ca ionlari,
ular singdirilgan silliq EPRning davomi nafaqat ro'yxatdan o'tgan
neyronlarning tanalari, shuningdek, ularning jarayonlarida, shu jumladan dendritlar va terminallar.
Nerv uchlarida membrana tuzilmalari havzasi mavjud,
silliq EPR bo'lgan tanklarga o'xshash. Ularning soni 1 dan oshmaydi
Terminal hajmining 2%. Mushak hujayralaridan, neyronlardan farqli o'laroq
va asab tugunlari, S tarkibidagi sardobalar geometriyasini to'liq qayta qurish hali qilinmagan. P- va ko'rsatilgan
IF3 retseptorlari gipokampus, talamus, serebellum va
markaziy asab tizimining boshqa qismlari. Immunotsitokimyoviy yordam bilan
IF3 retseptorlari yorliqlash kanallarida joylashgan
fotoreseptorning presinaptik asab uchlari va
retinaning bipolyar hujayralari, shuningdek sinaptik kurtaklarda
talamik neyronlar.
Ri retseptorlarining Ca kanallari. Ushbu turdagi hujayra ichidagi kanallar Ca ionlari tomonidan faollashadi va kaltsiyni keltirib chiqaradi
asab hujayralarida silliq EPR va SPR dan kaltsiy chiqishi,
skelet, silliq va yurak mushaklari. Hujayra ichidagi Ca kanallari
yuqori hujayra ichidagi uzoq muddatli parvarishlashni ta'minlash
Ca ionlarining kontsentratsiyasi, mushaklarning qisqarishini ta'minlaydi va
Ca-to'lqinlarining paydo bo'lishi. Ri retseptorlari ko'pchilikda topilgan
har biri bittadan ko'proq ifoda eta oladigan to'qimalar
izoformlar. Hujayra ichidagi membranalar tarkibida Receeptor molekulalari tetramerik komplekslarga birlashtirilgan (23-rasm).
Mushak Pu retseptorlari monomeri transmembran polipeptiddir
molekulyar og'irligi ~ 565 kDa, gidrofil segmentga ega,
yoriqni bog'laydigan sitoplazmik domeni hosil qiladi
T-trubkasi va SPR membranalari o'rtasida. Ca bilan o'zaro aloqada bo'lganda (0,5-
5.0 mkM) yoki Mg-ATP (1-5 mM), u Ca kanalini yaratishga qodir,
bu orqali Ca ionlari retikulum bo'shlig'idan sitoplazma ichiga kiradi.
Sun'iy ravishda o'rnatilgan Ri retseptorlari kanalining o'tkazuvchanligi
lipidli ikki qatlam 200-400 pS ni tashkil qiladi. Ca darajasining ortishi
10-50 mM dan yuqori - kanal inaktivatsiyasiga olib keladi. Rireceptor tetramer bir qator bilan chambarchas o'zaro ta'sir qiladi
68
kaltsiyestrin va kalmodulin kabi oqsil molekulalari
(Balezina, 2002).
Hozirgi vaqtda uchta nav tavsiflanadi
Pu retseptorlari molekulalari (Balezina, 2002), ularning barchasi asabda mavjud
to'qima, ammo CNS-da eng ko'p uchraydigan narsa bu ikkinchi tur.
Pu retseptorlarining birinchi va ikkinchi turlari faollashadi (Ca va ga qo'shimcha ravishda
Ryanodin va kofein bilan ATP), ammo farq qiladi
dantrolenga sezgirlik, bu faqat birinchisini inaktiv qiladi
turi. Pu retseptorlarining uchinchi turi Ca ionlari, ryanodin bilan faollashadi
(nanomolyar konsentrasiyalarda), ta'sirga befarq
kofein va dantrolen bilan bloklanadi. O'simlik alkaloidi
ryanodin molekulaga ko'p yo'nalishli ta'sir ko'rsatishi mumkin
Ri retseptorlari. U bilan yaqin aloqada bo'lgan joyda (5-10)
nM), ryanodin Ca kanalini ochiq joyda ushlab turishiga olib keladi, ammo
past o'tkazuvchanlik holati. Rireceptor molekulasi bilan yuqori konsentrasiyalarda (5-30 mkM) o'zaro ta'sirlashganda, ryanodin sabab bo'ladi
kanalni blokirovka qilish. Kofein R retseptorlari bilan bog'lanishi, birinchi navbatda,
Pu retseptorlari molekulasini Ca ionlariga sezgir qiladi, ikkinchidan
Ca kanalini o'zi ochishga qodir. Magniy ionlari, ryanodin (10-50 gacha konsentratsiyalarda)
mM), prokain va ruteniy qizil.
Yaqinda Ri retseptorlari simpatik ekanligi ko'rsatildi
dengiz cho'chqasining asab uchlari va serebellumning Purkinje hujayralarida
mediatorning chiqarilishida ishtirok etishi mumkin. Nerv-mushak ichida
sichqoncha birikmasi ryanodin kaltsiyga bog'liqlikni kuchaytiradi
mediatorni ozod qilish. Yurakda Sa ni ozod qiladi
hujayra ichidagi do'konlarni Ca-entry orqali boshlashadi
tezlik bilan faollashtirilgan T-tipli Ca-kanallari va AP-ning plato fazasida L-tipli Ca-kanallari tomonidan saqlanib turiladi. Kaltsiy yurak va silliq mushaklarda ifodalanadigan 2-turdagi retseptorlarni faollashtiradi.
Suyak mushaklarida kaltsiyning chiqarilishi Ttubulalar yaqinidagi SPR membranasida joylashgan va ta'sir ko'rsatadigan domenlar orqali potentsial faollashtirilgan L tipidagi Ca-kanallar (DHP-retseptorlari) bilan bog'langan Riretseptorlar vositasida amalga oshiriladi.
sitozol. Naychali membrananing depolarizatsiyasi sabab bo'ladi
retseptorlarning konformatsion o'zgarishi, bu esa retseptorlarning faollashuviga olib keladi. Ushbu signal T-trubkasi o'rtasida uzatiladi
tizim va sarkoplazmatik membrana, aloqada vositachilik qiladi
mushakdagi qo'zg'alish-qisqarish.
69
Anjir. 23. Tetramerik tuzilishini aks ettiruvchi diagramma
membranaga o'rnatilgan ryanodin retseptorlari
skelet mushaklarining sarkoplazmatik to'ri.
Ryanodyne retseptorlari (RiR) transmembran qismiga ega,
ion kanalini o'z ichiga olgan va membranaga o'rnatilgan
sarkoplazmik retikulum (SRS), shuningdek sitoplazmatik
membranalar orasidagi bo'shliqni to'ldiradigan hidrofil qism
SPR va T-naychalari. Dihidropiridin retseptorlarining to'rtta molekulasi
(DGPR) R&R bilan bog'liq tetrad hosil qiladi. Bundan tashqari, oqsil,
majburiy kaltsiy - kaltsiyestrin va R & R ni biriktiradigan oqsillar
membrana - triadin va yanktin.
Inositol trifosfat retseptorlari kanallari (IF3 retseptorlari).
IF3 davomida hosil bo'lgan ikkilamchi vositachilarga ishora qiladi
fosfolipaza S gormonlari va neyrotransmitterlarini faollashishi,
parchalanadigan fosfatidilinozitol difosfat membranasi. IF3
kaltsiyning chiqarilishini rag'batlantiradi IF3- ni faollashtirish orqali EPRdan kation
retseptorlari, bu hujayra ichidagi bir qator ishga tushirishni ta'minlaydi
Ca ga bog'liq jarayonlar: Ca-kalmodulinga bog'liqlikni faollashtirish
oqsil kinazlari, silliq mushaklarning qisqarishi, neyrotransmitter sekretsiyasi va boshqalar.
IF3 retseptorlari tuzilishi va ishlashining umumiy tamoyillari
ko'p jihatdan Pu retseptorlarinikiga o'xshashdir. IF3 retseptorlari
- bilan monomerlar tomonidan hosil qilingan tetramer
molekulyar og'irliklari 300-350 kDa (24-rasm). Ion kanali
70
IF3 retseptorlari 45 pS darajadagi o'tkazuvchanlikka ega. Uchtasi tasvirlangan
darajasi bilan farq qiladigan IF3 retseptorlari molekulalarining izoformalari
IF3 ga nisbatan sezgirlik. Uchala shakl ham markaziy asab tizimida taqdim etilgan.
IF3 retseptorlari molekulasi yuqori yaqinlik (nM) maydoniga ega
Pu retseptorlari molekulasida mavjud bo'lmagan IF3 ni bog'lash. Faoliyat
IF3 retseptorlari sitoplazmadagi Ca ionlarining kontsentratsiyasiga ham bog'liq.
Shuning uchun ba'zida kaltsiy IF3 retseptorlari koaktivatori deb ataladi.
IF3 ning retseptorlari molekulasi bilan bog'lanishining raqobatbardosh inhibitori
geparin. IF3 da Ca-kanallarni faollashtirishi ko'rsatildi
miyaning asab uchlari plazma membranasi, bu Ca-kiritishni keltirib chiqaradi
sirt membranasi orqali va Ca ning chiqishi
hujayra ichidagi omborlar (Foskett, Uayt, Cheung, Mak, 2007).

Anjir. 24. Inositol-3-fosfat retseptorlari.


Diagrammada inositol-3- ning to'rtta bo'linmasidan uchtasi ko'rsatilgan
fosfat retseptorlari (IF3), bitta tetramerik kanal hosil qiladi.
Har birining 5 va 6 ta transmembran segmentlarini birlashtiruvchi ilmoq
birlashganda, Ca ionlari uchun kanal hosil qiladi
inositol-3-fosfat bilan retseptorlari N-terminalining sitoplazmatik mintaqalari.
(Foskett va boshq., 2007, o'zgartirilgan).
71
Gipokampus bo'limlari shuni ko'rsatadiki, markazda
glutamaterjik sinapslar hujayra ichidagi Ca-depolarni bo'shatish
siklopiazonik kislota bilan terminallar tez olib keladi
tashqi membrana kanallari orqali maxsus Ca-tokining rivojlanishi,
"CRAC-kanallari" deb nomlangan (Ca-Release-Activated Ca-kanallari). Bu
oqim miniatyura chastotasini sezilarli darajada oshiradi
postsinaptik signallar va ular bilan tugatish mumkin
lantan ionlari CRAC kanallarini to'sib qo'yadi yoki tashqi qismini almashtiradi
kaltsiysiz eritma. So'nggi yillarda ma'lumotlar
CRAC kanallari o'z-o'zidan tartibga solinishi bilan bog'liqligi
va / yoki mediatorning, xususan, sinaptikadan ozod qilinganligi
hipokampal kurtaklar va PC12 hujayralari.
3.5. Sinaptik pufakchali kanallar
Asabdan ajratilgan sinaptik pufakchalarda
Torpedo elektr organi va neyrosekretor uchlari
gipofiz bezi terminallari, bir nechta turlari aniqlandi
ion kanallari. Vesikula kanallarining aksariyati tanlanmagan.
Ba'zi kanallar potentsial yoki Sa-faollashtirilgan. Sinaptik vazikulalar membranasida past o'tkazuvchanlik C1 kanallari va tanlovsiz kanallar
K va C1 ionlari va MF o'zgarishi va Ca ning ko'payishi bilan faollashadi.
Kanal o'tkazuvchanligi 246 pS, u ochiladi
salohiyati 0 mV ga teng va giperpolarizatsiya paytida faollashtirilmaydi
membranalar. Sinaptik vazikulalar murakkab hayot aylanishiga ega,
bu klassik tanlov bilan to'ldirishni, ta'limni o'z ichiga oladi
(yoki peptidlar), presinaptik membranaga o'tish,
faol zonada joylashtirish va astarlash, bo'shatish bilan ekzotsitoz
mediator va vesikulani tiklash bilan keyingi endotsitoz.
Ehtimol, har bir bosqichda ion kanallari rol o'ynaydi.
sinaptik pufakchaning hayotiy tsikli va ichiga joylashganda
plazma membranasi qo'shimcha berishi mumkin
o'tkazuvchanlik (Meir, Ginsburg, Butkevich va boshq. 1999).
3.6. Ligand bilan faollashtirilgan selektiv bo'lmagan ion
kanallar
Nikotinik atsetilxolin retseptorlari kanallari (H-AX retseptorlari). Asetilkolin markaziy va
periferik asab tizimi ikki tur bilan o'zaro ta'sir qiladi
xolinergik retseptorlari: muskarinik va nikotinik (Siegel va boshq.,
72
2006). Ushbu subtiplar o'zaro ta'sirning o'ziga xosligi bilan farq qiladi
AHning bir qator agonistlari va antagonistlari. Muskarinik AX retseptorlari
muskarin bilan selektiv ravishda qo'zg'atiladi va metabotrop hisoblanadi
retseptorlari. Nikotinik retseptorlari bunga javoban faollashadi
nikotinli dastur va bu Na ionlarini o'tkazishga qodir bo'lgan selektiv bo'lmagan ligand faollashtirilgan ion kanallari
va K. H-AX retseptorlari o'ziga xosligi tufayli eng ko'p o'rganilgan ligandli kanallardir
retseptorlari bilan bog'lanish va blokirovkalashga qodir neyrotoksin
uning funktsiyasi va ushbu retseptorlarning ko'p sonini aniqlash
baliqlarning elektr organlari. H-AX retseptorlari mavjud
mushak va asab hujayralarining postsinaptik membranasi ishtirok etadi
sinaptik uzatishni amalga oshirishda. Elektr stimulyatsiyasi
asab tugunlari ACh ning sinaptikaga chiqarilishiga olib keladi
H-AX retseptorlari bilan bog'laydigan bo'shliq. Kanallarni ochish
retseptorlari membranani depolarizatsiyasiga, paydo bo'lishiga olib keladi
postsinaptik potentsial va AP (Siegel va boshq., 2006).
Muskul H-AX retseptorlari pentamerikdir
ikkala a va bittadan ph, b va b-subbirliklardan tashkil topgan tuzilish (rasm).
25). ACh bilan bog'lanish uchun a-subbirlikning mavjudligi talab qilinadi. IN
embrional mushak a2βγδ kompleksini, jarayonda
rivojlanish, γ-kichik birlik the-subunit bilan almashtiriladi. Ushbu almashtirish
o'tkazuvchanlikning oshishiga va ochiq vaqtning pasayishiga olib keladi
kanal holatlari. H-AX retseptorlari diametri eng keng qismida
hujayra tashqari qismi 8,5 nm, AX retseptorining uzunligi 11 nm.
AX retseptorining hujayradan tashqaridagi qismi sirt ustida chiqib turadi
membranalar 5 nm. Markaziy teshiklarning diametri taxminan 0,7 ga teng
nm. ACh molekulalarining a-subbirliklarning anyonik joylari bilan bog'lanishi
tanlab, diametri 6,5 nm bo'lgan kanal teshigining ochilishiga olib keladi
kationlar uchun o'tkazuvchan. Subbirliklarning hidrofobligi tahlilini hisobga olgan holda,
elektron mikroskopiya va kristallografiya ma'lumotlari taklif qilingan
peptid zanjiri topologiyasi va subbirlikni tashkil etish modellari. A subbirligida to'rtta transmembranali domenlar (M1-M4) mavjud
bilan uzoq N-terminal va qisqa C-terminal domenlari
membrananing hujayradan tashqari tomoni. Ushbu konfiguratsiya taxmin qiladi
ikkita sitoplazmatik ilmoqning mavjudligi - M1 va M2 oralig'idagi qisqa
va undan uzunroq, fosforillanish joylarini o'z ichiga oladi - M3 va
M4 (25-rasm). N-terminal domenining bir nechta qoldiqlari ishtirok etmoqda
ACh bilan bog'lanish joyini shakllantirishda va orasidagi bog'liqlikni aniqlang
pentamerni yig'ishda subbirliklar. Kanal ochish uchun
mavjud bo'lganda, ikkita AX molekulasi bilan bog'lanish zarur
kanal orqali Na va K ionlarining harakati (Siegel va boshq., 2006).
73
Neyron H-AX retseptorlarini 2 sinfga bo'lish mumkin:
nikotinga sezgir va antagonistga sezgir
a-bungarotoksin uchun mushak H-AX retseptorlari. Neyron H-AX retseptorlari 5 subbirlikdan iborat. Bu asosan a va b
2: 3 nisbatda kichik birliklar. Kamida 13 topildi
neyronal H-AX retseptorlari subbirliklarini kodlovchi genlar (a2-
10 va -2-5) markaziy va periferik asab tizimida. Biroz
subunitlar klonlangan (a4,5,7 va -2-4). Mumkin bo'lgan narsalarni hisobga olgan holda
subbirliklarning kombinatsiyasi, asabdagi retseptorlari izotiplari soni
tizim bir necha mingga yetishi mumkin. Ko'pchilik
a2-a6-subbirliklarini o'z ichiga olgan neyronal H-AX-retseptorlari,
a-bungarotoksin va boshqa ilon a-toksinlariga befarq.
a-subbirliklarda mushaklarning a1- ga o'xshash ketma-ketliklari mavjud
subbirlik va ligand bog'laydigan joylarni hosil qiladi. g-subbirliklar mushaklarda γ va g-subbirliklarning rolini o'ynaydi
retseptorlari. Markaziy asab tizimidagi eng keng tarqalgan kombinatsiya
a4β2 subbirliklarining birikmasi. A7 o'z ichiga olgan retseptorlari
subbirliklar Ca ionlari uchun yuqori o'tkazuvchanlikka ega. Presinaptik ravishda joylashgan markaziy asab tizimidagi H-AX retseptorlari modulyatsiya qiladi
bir qator vositachilarni ozod qilish. Glutamaterjik,
dopaminerjik, serotonerjik, peptidergik va
markaziy asab tizimidagi xolinergik yo'llar H-AX retseptorlari nazorati ostida. Bir necha o'nlab kanallarni ochishda
faollashtirilgan presinaptik retseptorlari paydo bo'lishi mumkin
o'tkir bilan tugaydigan asab membranasining sezilarli depolarizatsiyasi
Ca ionlarining hujayra ichidagi konsentratsiyasining ortishi
mediatorning sekretsiyasini kuchayishiga olib keladi.
Presinaptik ACh retseptorlarining farmakologik faollashuvi
kalamush striatumida dopamin ajratilishini rag'batlantiradi,
kalamush hipokampusida norepinefrin va ACh, sichqon talamusida GABA,
Sichqonlar va odamlarning korteksidagi AX. Periferik asab tizimida
presinaptik H-AX retseptorlari xolinergikda joylashgan
asab uchlari va autoreseptorlardir. Asosida
maxsus aktivatorlar va blokerlarning ta'siri bo'ldi
Ushbu retseptorlarning asab-mushak birikmasida bo'lishi tavsiya etiladi
kalamushlar, sichqonlar va dengiz cho'chqalari ijobiy ta'sir ko'rsatdi
transmitterning chiqarilishini qayta tartibga solish. Turli xil
birikmalar presinaptik H-AX retseptorlari faoliyatini modulyatsiya qilishi mumkin. Aktivatorlar nikotin lobelin,
karbamilxolin, suberildikolin, (+) - toksoid va boshqalar inhibitorlarga
74
D-tubokurarin, pankuroniy, geksametoniya, mekamilamin,
a-bungarotoksin, trimetafan va boshqalar (Meir, Ginsburg, Butkevich va boshq.,
1999). Altsgeymer kasalligi bilan,
Parkinson va shizofreniya, sonining kamayishi kuzatilmoqda
oldin joylashgan miya yarim korteksidagi neyron H-AX retseptorlari
xolinergik va dopaminerjik neyronlarning degeneratsiyasi.
5 nm
A B
Anjir. 25. Nikotinik xolinergik retseptorining tuzilishi.
A - N-AX-retseptorlari beshta subbirlikdan iborat (2 a, b, g va g),
taxminan 720 burchak ostida radius bilan joylashtirilgan
markaz atrofida
markaziy teshik hosil bo'lishini ta'minlaydi. B - H-AX-retseptorining a-subbirligi topologiyasi. Aminokislotalar ketma-ketligi mavjud
4 ta transmembranli spiral (M1-M4) va COOH- va NH2 uchlari
hujayradan tashqari bo'shliq. (Nicholls va boshq., 2003).
Glutamat retseptorlari kanallari. Glutamat eng ko'p
miyada keng tarqalgan va oltitasini faollashtiradigan nörotransmitter
retseptorlari sinflari (26-rasm), ulardan uchtasi ionotropik
retseptorlari (Siegel va boshq., 2006). Har bir sinfning o'zi bor
farmakologik va funktsional xususiyatlari. Muhim
pre- va postsinaptiklarning farmakologik xususiyatlaridagi farqlar
glutamat retseptorlari aniqlanmagan. Agonistlarning nomlari bilan,
aniq fiziologik reaktsiyalarni keltirib chiqaradi, ajrating
N-metetseptorlari l-D-aspartat (NMDA), a-amino-3-gidroksil-5-
metil 4-izoksazolepropion kislotasi (AMPA) va kainat. Uchalasi ham
glutamat retseptorlari sinfi markaziy asab tizimida va ko'pchiligida uchraydi
miyaning qismlari, retseptorlari birgalikda yashaydi.
75
Anjir. 26. Retseptorlarning funktsional va molekulyar turlari
glutamat.
Glutamat retseptorlarining ikkita asosiy turi (ionotropik va
metabotropik) uchta funktsional har xil sinflarni o'z ichiga oladi
retseptorlari. Sinfdagi retseptorlarning har biri alohida qismlardan iborat
turli xil genlar tomonidan kodlangan subbirliklar.
ionotropik glutamat retseptorlari o'tkazuvchan ion kanallarini hosil qiladi
kationlar uchun. Metabotropik glutamat retseptorlari - bu G-oqsil bilan bog'langan retseptorlar, ularning faollashishi sintezni yoki
hujayra ichidagi ikkilamchi xabarchilarning degradatsiyasi. (Siegel va boshq.,
2006 yil tahririda).
Retseptorlar subbirlik tarkibi va yaqinligi bilan farq qiladi
glutamat - NMDA uchun 1 mM, AMPA uchun - 400 mM.
Postsinaptik glutamatning funktsional ahamiyati
retseptorlari - bu qo'zg'alishni neyronlar o'rtasida o'tkazish, keyin
presinaptik retseptorlari ajralib chiqishni qanday modulyatsiya qiladi
glutamat va markaziy asab tizimining boshqa vositachilari. 16 dan ortiq shaxs aniqlandi
glutamat subbirliklarini kodlovchi sutemizuvchi genlar
retseptorlari. Hozirgi vaqtda oltita subbirlik oilasi tasvirlangan
ionotropik glutamat retseptorlari, taxminan 80%
homologiya. Ligand bilan faollashtirilgan kanal
tetramerik kompleks, subbirliklarning har xil birikmalari hosil bo'ladi
funktsional jihatdan har xil retseptorlari (27-rasm). Transmembran
76
glutamat retseptorlari topologiyasi bundan farq qiladi
nikotinik retseptorlari. Polipeptid uchta transmembranani o'z ichiga oladi
M1, M2 va M4 domenlari (Magazanik, 2007). NH2 uchi yo'naltirilgan
hujayradan tashqari, COOH-uchi - hujayra ichi. M2 domen shakllari
kanalning ichki teshikchasini hosil qiladigan soch tolasi halqasi (27-rasm A).
Konfiguratsiya K-kanallariga o'xshash bo'lib, umumiy narsani taklif qiladi
ion kanallarining ikki sinfining kelib chiqishi. Ion kanallari
glutamat retseptorlari Na va Ca ionlarini o'tkazuvchan, ammo ionli
selektivlik retseptorning subbirlik tarkibiga bog'liq (2.4-rasm).
27 B) (Magazanik, 2007).
Kodlashda uchta genlar oilasi aniqlandi
NMDA retseptorlari subbirliklari, birinchisi bitta gen tomonidan hosil bo'ladi
Uzunligi 900 ga yaqin aminokislotalardan iborat polipeptidni kodlovchi NR1, ikkinchisi
- to'rtta gen - NR2A-NR2D, uzunlik subbirliklarini kodlovchi
taxminan 1450 aminokislotalar va uchinchisi - ikkita gen bilan - NR3A-NR3B,
taxminan 100 ta aminokislotalarni kodlovchi subbirliklarni. Miyadagi NMDA retseptorlari heteromerik kompleks hosil qiladi. NMDA retseptorlari
- eng yaxshi tartibga solingan retseptorlardan biri: hech bo'lmaganda bor
ta'sir qiluvchi endogen ligandlar uchun oltita bog'lanish joylari
ion kanalining ochilish ehtimoli. Bunga aktivlashtirish kiradi
ikki xil agonist uchun bog'lovchi joylar - glutamat va
glitsin, poliamin bilan bog'lanish joyi,
ionlari Mg, Zn, H. Retseptorning oksidlanish-qaytarilish holati
o'tkazuvchanlikka ham ta'sir qiladi. Sisteinning uchta juftidan biri
qoldiqlarni qayta tiklash mumkin (bu oqimlarni kuchaytiradi
kanal) va disulfid ko'priklari hosil bo'lishi bilan oksidlanadi (ular
oqimlarni kamaytiradi).
NMDA retseptorlarining o'ziga xosligi shundaki, uning uchun
faollashtirish bir vaqtning o'zida ikkita boshqasini bog'lashni talab qiladi
agonistlar, shuning uchun glutamat va glitsin "koagonistlar" deb nomlanadi
NMDA retseptorlari. Kam molekulyar og'irlikdagi glitsin analoglari, shu jumladan
serin va alanin, shuningdek glitsin agonistlari vazifasini bajaradi
sayt. Ikkala holatda ham D-izomerlari samaraliroq
L shakllari. Shunday qilib serin rasemaz tomonidan hosil bo'lgan D-serin,
glitsin joyining kuchli endogen agonistidir.
Hujayra tashqari Mg ionlari NMDA retseptorlari kanali orqali oqimni bloklaydi.
Magnezium bloki membranani depolarizatsiya qilishda olib tashlanadi. Protonlar
kanalni ochish chastotasini kamaytirish va pH ~ 6.0 da retseptorlarni faollashtirish
butunlay bostirilgan. Poliaminlarni bog'lash - spermin yoki
spermidin - proton blokini olib tashlang va shu bilan kuchaytiring
retseptorlarini faollashtirish. Ammo yuqori konsentratsiyalarda poliaminlar,
shuningdek, voltajga bog'liq ion kanal blokini keltirib chiqaradi.
77
Anjir. 27. Glutamat retseptorlari tuzilishi
A - glutamat retseptorlari transmembrani topologiyasi.
Glutamat retseptorlari subbirligi tarkibida ikkita domen mavjud
agonistlarni bog'lash joylari (S1 va S2). B - subunit tashkilot
NMDA va AMPA retseptorlari va ularning kaltsiy o'tkazuvchanligi. NMDA retseptorlari glutamatni bog'laydigan ikki xil subbirlik juftidan iborat
(NR2A) va glitsin (NR1) uchun muhim o'tkazuvchanlikka ega
Ca ionlari. AMPa retseptorlari, subunit tarkibiga qarab yoki
Ca uchun o'rtacha o'tkazuvchan yoki o'tkazmaydigan. Bundan tashqari, barchasi
ionotropik glutamat retseptorlari monovalent kationlarni o'tkazadilar.
(Siegel va boshq., 2006, o'zgartirilgan).
AMPA retseptorlari markaziy asab tizimida keng tarqalgan va xizmat qiladi
tez qo'zg'atuvchi sinaptik uzatish uchun retseptorlari.
GluR1-GluR4 subbirliklari farmakologik bilan tetramer hosil qiladi
AMPA retseptorlari profili. GluR kichik birligi haqida
900 ta aminokislota. Ushbu noodatiy uzunlik katta N-terminalli hujayradan tashqari domen bilan bog'liq. Mavjud ikki turdagi AMPA78
B
AMMA
turli xil kaltsiy o'tkazuvchanligi bo'lgan retseptorlari: biri
ular kaltsiyga ega emas, ikkinchisi esa o'rtacha
o'tkazuvchanlik (27-rasm B). Ca uchun o'tkazuvchanlik aniqlanadi
retseptorning subunit tarkibi, ammo har qanday holatda ham
NMDA retseptorlariga qaraganda ancha past bo'ladi. Ion kanali
AMPA retseptorlari magniyga befarq, faqat bir nechtasi ochiq
millisekundlarda va tezda befarq bo'lib qoladi
glutamatning faollashtiruvchi ta'siri. Bu nisbatan qisqa
magnezium blokini olib tashlash uchun depolarizatsiya etarli
NMDA retseptorlari. KA1 yoki bilan bog'langan GluR1-GluR4 subbirliklari
KA2 shuningdek, kainat retseptorlarini hosil qilishi mumkin (Siegel va boshq., 2006,
Jurnal, 2007).
Presinaptik glutamat retseptorlari modulyatsiya qiladi
glutamat yoki boshqa vositachilarning chiqarilishi. Buni topdi
NMDA retseptorlarini faollashishi bo'laklarda ACh sekretsiyasini oshiradi
sichqoncha miyasi, sinaptosomalardagi norepinefrin va gipokampal bo'laklari
kalamush, norepinefrin va glutamat dengiz korteksining sinaptozomalarida
cho'chqalar. Presinaptik AMPA va kainat retseptorlari ham
mediatorning chiqarilishini modulyatsiya qilishi mumkin. AMPA retseptorlari
sinaptosomalarda norepinefrinning tarqalishini ko'payishiga olib keladi
retinal hujayra madaniyatida kalamush hipokampus va GABA. Kainat
hipokampustagi retseptorlari ikkitomonlama rol o'ynaydi
transmitter sekretsiyasini tartibga solish. Ularning dastlabki faollashuvi olib keladi
glutamat chiqarilishining qisqa muddatli o'sishi, bu
depressiyaga yo'l beradi.
Purin retseptorlari kanallari (P-retseptorlari). Ko'rsatilgan, bu
ATP va boshqa nukleotidlar hujayradan tashqarida ishlashlari mumkin
signal beruvchi molekulalar (Zefirov, Sitdikova, 2010). Ular harakat qilishadi
katta va xilma-xil P2 retseptorlari oilasi, ulardan faqat
P2x retseptorlari ligand bilan faollashtirilgan ion kanallari.
P2x retseptorlari subbirliklarini - P2x1-7ni kodlovchi ettita gen aniqlandi. P2x retseptorlari bo'linmasi ikkitadan iborat
hujayra ichidagi N- va C-termini bilan transmembrana domeni,
katta hujayradan tashqari ilmoq bilan ajratilgan (28-rasm). P2x retseptorlari
bir nechta tomonidan hosil qilingan heteromultimerik oqsildir
homo- yoki heterotrimerik hosil qiluvchi subbir birliklar
funktsional ion kanali. Barcha P2x retseptorlari o'tkazuvchan
kichik monovalent kationlar, ba'zilari ham bor
Ca ionlari va anionlari uchun muhim o'tkazuvchanlik. Hayajonli
markaziy asab tizimidagi ATP ta'siri xanjar shaklidagi yadro, Purkinje hujayralarida ko'rsatilgan
serebellum, vestibulyar va trigeminal yadrolarning neyronlarida. Dilimlarda
kalamush hipokampus antagonisti P2x-retseptorlari - piridoksal-fosfat-6-
79
azofenil-2 ', 4'-disulfonik kislota, presinaptik ravishda ta'sir qiladi,
qo'zg'atilgan qo'zg'atuvchi postsinaptikaning amplitudasini pasaytirdi
oqimlar. Tovuq siliyer ganglionida topilgan P2x retseptorlari
suramin tomonidan bloklangan, kanal o'tkazuvchanligi 17 pS.
Presinaptik P2x retseptorlarini faollashtirish nafaqat modulyatsiya qiladi
mediatorning chiqarilishi, shuningdek, sezgir signallarni boshlamasdan
periferik kirish (Meir, Ginsburg, Butkevich va boshq., 1999).
P2x retseptorlarining nafas olish modulyatsiyasidagi muhim roli
gipoksiya va giperkapniyada reaktsiyalar. P2x retseptorlari mavjud
nosiseptiv neyronlar va og'riqni uzatishda ishtirok etishi mumkin. Bundan tashqari
Bundan tashqari, ATP umurtqa pog'onasi yoki
umurtqa pog'onasidagi birlamchi afferentsiya terminallari va modulyatsiya
sifatida harakat qiladigan o'murtqa nosiseptiv uzatish
glutamat ajratilishini osonlashtiradigan presinaptik P2x retseptorlari,
va postsinaptik P2x retseptorlari ustida tez rag'batlantiradi
qo'zg'atuvchi transmissiya (Meir, Ginsburg, Butkevich va boshq., 1999).
Anjir. 28. P2x retseptorlari subbirligining transmembrana topologiyasi.
P2x retseptorlari bo'linmasi ikkita transmembran domeniga ega
(TM1 va TM2). Kulrang doiralar (N) glikosilatsiya joylarini,
va oq doiralar (T, S) - treonin fosforillangan holatida
protein kinaz C va serin fosforillangan A oqsil kinaz A bilan.
C doiralari 10 ta konservalangan sistein hosil bo'lishini bildiradi
disulfid bog'lari va kvadratchalar H - bog'langan gistidin qoldiqlari uchun
rux (H-120, H-213) va protonlar (H-319). (Shimoliydan, 2002 yildagi tahrirda).
80
Serotonin retseptorlari kanallari (5-HT retseptorlari).
5-HT retseptorlarining 7 turi tavsiflangan (Tompson, Lummis, 2007).
Ularning aksariyati G-oqsillari bilan bog'liq va faqat bitta turi (5-HT3-)
retseptor) - kationli tanlanmagan kanal. Asosiy
retseptorlari bo'limi 487 bo'lgan polipeptiddir
molekulyar og'irligi ~ 56 kDa bo'lgan aminokislotalar. Tartib
aminokislotalar nikotinik, GABAA va glitsinga homologdir
retseptorlari. 5-HT3 retseptorlari atrofdagi beshta bo'linmadan iborat
markaziy ion o'tkazuvchi gözenek (29-rasm).
Anjir. 29. 5-HT3 retseptorining sxematik tasviri
5-HT3 retseptorlari subbirligi to'rtta transmembranadan iborat
domenlar (M1 - M4) (tepada). Har bir kichik birlikning A-F mintaqasi shakllanadi
ligandni bog'laydigan joy, M2 segmentining har ikki tomonidagi qalinlashuvlar
ion-selektivligi bilan bog'liq va R-R-R mintaqasi o'tkazuvchanlikka ta'sir qiladi
kanal. Quyida transmembran mintaqasining kesimi ko'rsatilgan.
retseptorlari. Beshta retseptorlari bo'linmasi markaziy ion yo'lini tashkil qiladi M2 segmentlari bilan o'ralgan teshik (Tompson, Lummis,
2007 yil tahririda).
81
5-HT3 retseptorlari subbirligi to'rtta transmembranadan iborat
domenlar (M1 - M4). Hujayradan tashqari N-terminal domeni o'z ichiga oladi
ligandni bog'lash joyi. Subbirliklarning har birining M2 domeni
bilan bevosita aloqada bo'lgan ichki halqani hosil qiladi
ionlari, tashqi halqa M1, M3 va M4 domenlari tomonidan hosil bo'ladi (29-rasm).
Kanalning og'zini M2 domeni hosil qiladi. 5-HT ning ulanishi
retseptorlari hujayradan tashqari domen harakatiga olib keladi, bu
M2 domeniga uzatiladi va eshikni ochadi (Tompson, Lummis,
2007). Ikki turdagi 5-HT3-retseptorlari klonlashtirildi - 5-HT3A
va 5-HT3B. Turli xil preparatlarda kanal o'tkazuvchanligi 0,31 dan farq qiladi
16,5 pSgacha. 5-HT3 retseptorlari postsinaptik ravishda lokalizatsiya qilingan va
presinaptik ravishda. 5-HT3 retseptorlarining presinaptik lokalizatsiyasi
markaziy asab tizimining turli qismlarida, ya'ni korteks va striatumda ko'rsatilgan
kalamushlar, odam qobig'i.
Orqa miyada serotonin nosiseptsiyani 5- orqali o'zgartiradi.
HT3 retseptorlari. Presinaptik 5-HT3-retseptorlari vazifasi hanuzgacha
tushunarsiz. Ehtimol, ular heteroreseptorlar sifatida ishlaydi, modulyatsiya qilishadi
mediatorni ozod qilish. Ba'zi muassasalarda farmakologik
retseptorlari faollashishi darajaning oshishiga olib kelishi mumkin
hujayra ichidagi Ca va sekretsiyani ko'payishi, boshqalarda esa -
nörotransmitter sekretsiyasini inhibe qilish.
Siklik nukleotidlar (CN kanallari) bilan boshqariladigan kanallar. CN kanallari - bu ion kanallari sinfi,
to'g'ridan-to'g'ri cGMP yoki cAMP-ga ulanish orqali faollashadi.
Ko'pgina hollarda, majburiy Ca ionlarining kirib borishiga olib keladi
hujayra, uning sitosolik konsentratsiyasining oshishi va C ga bog'liq jarayonlarning modulyatsiyasi hujayraning fiziologik ta'siriga olib keladi.
CN kanallari mexanizmlarning asosiy bo'g'inlaridan biridir
fotoreseptorda sezgir transduktsiya, hid va eshitish
hujayralar (Kalamkarov, Lungina, 2001). Odatda CN kanallari
tanlanmagan va Na, Ca, K ionlari uchun o'tkazuvchan
ba'zi boshqa organlarda - jigar, yurak, miyada,
prostata bezi. CN kanali heterotetramerik shakllantiradi
gomologik bo'lsa ham to'rt xildan iborat kompleks
subunitsiyalar, odatda ikki turga bo'linadi - a va b. Kanal
tizimli ravishda potentsial faollashtirilgan kanallar oilasiga tegishli.
a-subbirlik oltita transmembran segmentlardan iborat
ionli teshik hosil qiluvchi joy, shuningdek bog'lanish joylari
tsiklik nukleotidlar va Ca / kalmodulin (30-rasm). Bular bo'lsa ham
kanallarda ijobiy qoldiqlarga ega bo'lgan S4 segmenti, shuningdek
potentsial faollashtirilgan K-kanallar, ular qachon faollashtirilmaydi
82
depolarizatsiya. Yaqinda ma'lumotlar paydo bo'ldi,
CN kanallarining CNS-da keng tarqalishi to'g'risida guvohlik berish,
ular Ca-kanallari bilan birgalikda Ca ionlarining oqishini va
neyronlarning plastisiyasida va jarayonlarida muhim rol o'ynaydi
mediatorning sekretsiyasi (Kalamkarov G.R., Lungina O.G., 2001).
Retinal fotoreseptorlar cGMP ga bog'liq kanallarni o'z ichiga oladi
tashqi segmentga keladigan quyuq oqimni vositachilik qilish
fotoreseptor.
Anjir. 30. CN-kanal subbirligining tuzilishi.
CN-kanalining birligi 6 ta transmembran segmentdan iborat,
NH2- va COOH- uchlari hujayra ichkarisiga yo'naltirilgan va bo'laklarni o'z ichiga oladi
Ca / kalmodulin va tsiklik nukleotidlar (cAMP) bilan bog'lanish
yoki cGMP). 5-6 segmentlar orasidagi tsikl teshik (P) hosil qiladi.
Nukleotidga bog'liq kanallar faollashtirilgan
giperpolarizatsiya bilan faollashtirilgan tsiklik nukleotid
eshik - HCN). Nukleotidga bog'liq kanallar orqali ion oqimi,
giperpolarizatsiya bilan faollashtirilgan asosiy avtomatizatsiya
miokardning yurak stimulyatori hujayralari, taxminan 30 yil oldin topilgan va
if-joriy (f-kulgili) yoki Ih-oqim (h-giperpolarizatsiya) deb nomlangan
faollashtirilgan) (DiFrancesco, 1981). Ushbu oqim Na va K ionlari tomonidan amalga oshiriladi.
Binobarin, davomida If-tokining faollashishi
giperpolarizatsiya sekin depolarizatsiyani keltirib chiqaradi
Ca-kanallarini faollashtirishning chegara darajasi. HCN kanallarini faollashtirish
tsiklik nukleotidlar darajasiga bog'liq. Masalan,
simpatik stimulyatsiya b-adrenergik retseptorlari faollashishiga olib keladi, bu
o'z navbatida adenilat siklazani faollashtiradi. Kattalashtirish
cAMP ning hujayra ichidagi darajasi If oqimining potentsial bog'liqligini ijobiy tomonga 10 mV ga o'zgartiradi va natijada
kiruvchi tokni manfiy MF da kuchaytiradi. Ushbu mexanizm
yurak urish tezligining oshishi uchun javobgardir. Rag'batlantirish
muskarin asetilxolin retseptorlari yurak urishini sekinlashtiradi
83
G-oqsilli eshikli K-kanallarning faollashishi tufayli ham
cAMP ning hujayra ichidagi darajasining pasayishi va kamayishi tufayli
Agar oqimlar. Shunday qilib, If-oqimlari ostida joylashgan kanallar birlashadi
o'zida potentsial faollashtirilgan va ligand bilan faollashtirilgan xususiyatlar
kanallari (Bil, Shnayder, Vahl, 2002). Agar oqimlar topilgan bo'lsa
Ular ritmik tebranishlarning chastotasini boshqaradigan markaziy asab tizimi
bitta neyronlar va asab tarmoqlari. Bundan tashqari, bu oqimlar
neyronlarning dam olish MP-ni saqlashda va hosil bo'lishida ishtirok etish
neyronlarning giperpolarizatsiya qiluvchi oqimlarga javoblari. Sichqoncha, quyon va odamda to'rt turdagi HCN kanallari (HCN 1-4) ajratilgan,
ular strukturaviy jihatdan nukleotidga bog'liq kanallarga o'xshashdir va o'z ichiga oladi
potentsial faol kation kanallarining superfamiliga. HCN kanali tetramer hisoblanadi. HCN kanalining birligi quyidagilardan iborat
6 ta transmembran segmentlari (S1-S6), shu jumladan ijobiy
zaryadlangan segment S4 va beshinchi bilan ion o'tkazuvchi gözenek
oltinchi segmentlar. C-terminal uchastkasi nukleotidlarni bog'lash maydoniga (CNBD) ega (31-rasm).
Anjir. 31. Nukleotidga bog'liq bo'lgan strukturaviy model
giperpolarizatsiya bilan faollashtirilgan (HCN) kanallar.
Kanal ikkita funktsional qismdan iborat. Birinchisi quyidagilardan iborat
transmembran (S1 - S6) va ion o'tkazuvchi mintaqa (S5 va orasidagi masofa
S6). Ikkinchisi - modulyatsion tarkibida C-bog'lovchi va nukleotidni bog'laydigan moddalar mavjud
domen (CNBD). Sitosolik N-terminalning vazifasi to'liq aniq emas. Sensor
kanal potentsialining ijobiy zaryadlangan S4 segmenti hosil qiladi.
S4 - S5 segmentlari orasidagi histidin qoldig'i (His) ko'rsatilgan, bu aniqlanadi
pH ga kanal sezgirligi. Kanalning teshik qismida spiral qism mavjud
84
(P spirali) va tanlangan filtr (SF). (Bil, Shnayder, Vahl, 2002 yil bilan
o'zgarishlar).
HCN kanallarining to'rt vakili ham ifoda etilgan
miya, yurakda esa HCN1, HCN2 va HCN4 aniqlanadi. Shu bilan birga yurakda
Agar tok kinetik jihatdan bir-biridan farq qiluvchi ikkita komponentga ega bo'lsa (tezkor va
sekin), bu, ehtimol, har xil faoliyatga bog'liq
kanal turlari. Bundan tashqari, qorincha miokardining If-oqimlari sezilarli darajada
sinoatrial tugundan aktivizatsiya chegarasi jihatidan farq qiladi.
3.7. Kanallarni cho'zish
Membranani cho'zishga sezgir bo'lgan kanallar (strech kanallari) ko'plab turdagi hujayralarda uchraydi. Bu kanallar
o'tkazuvchanlikning o'zgarishi mexanikaga javobdir
membrananing deformatsiyasi. Mexanik energiya kanalga uzatiladi
yoki lipid ikki qatlamining kuchlanishini o'zgartirish orqali yoki
hujayra sitoskeletasi. Faollashtirilgan kanallarni ajratib ko'rsatish yoki
cho'ziluvchan hujayralar. Kanallar ham aniqlandi,
qisqarishga javob beradigan hujayralar. Mexanik sezgir kanallar
o'zgarishi bilan membrananing mexanik deformatsiyasiga javob bering
kanal ochilish ehtimoli. Eshitish vositasida topilgan kanallar
hujayralar, mexanoreseptorlar, mushak millari, qon tomirlari
endoteliy, shuningdek qon hujayralari va epiteliyada. Ko'p hujayralarda
ham tanlanmagan, ham tanlab topilgan (K uchun
yoki C1) strech kanallari (Kamkin, Kiseleva, Yarygin, 2005).
Stretch kanallari MP va o'zgarishi bilan tartibga solinishi mumkin
hujayra ichidagi vositachilar (metabolitlar) bilan bog'lanish
arakidon kislotasi va ATP). Mexanik sezgirlikni klonlash
kanallari yaqinda boshlandi, ulardan biri tanlandi
Escherichia coli - o'tkazuvchanligi 3 nS bo'lgan MscL (Hamill,
Martinac, 2001) (32-rasm). Ba'zi K kanallari (KCa-kanallari) mavjud
cho'zilgan kanallarning xususiyatlari. Ma'lumki, asab-mushak sinapsining cho'zilishi neyrotransmitter sekretsiyasining ko'payishiga olib keladi. u
strech kanallari presinaptikada ishtirok etishini ko'rsatadi
funktsiyalari.
85
Anjir. 32. Topologiya va aminokislotalar ketma-ketligi
yuqori o'tkazuvchanlik mexanik sezgir kanal subbirliklari
(MscL) Escherichia coli.
Oqsil tarkibida membrana o'tadigan ikkita mintaqa mavjud (M1)
va M2) va bitta hujayradan tashqari tsikl, N- va C- uchlari joylashgan
hujayra ichidagi. (Hamilldan, Martinac, 2001, o'zgartirilgan).
3.8. Konneksonlar
Connexons - bu kanallar
oraliq birikmaning morfologik asoslari. Yivli ulanish
Ikki hujayraning membranalari bilan yaqin aloqa qiladigan joy
hujayralar orasidagi signalizatsiya va aloqani ta'minlaydi
asab tizimi, shuningdek yurak, epiteliya va
silliq mushak to'qimalari. Asab tizimida konneksonlar hosil bo'ladi
internironal o'tkazuvchi elektr sinapslari,
interglial va neyron-glial o'zaro ta'sirlar (Kandel, Shvarts,
Jessel, 2002). Connexon membranaga joylashtirilgan konneksinlarning oltita oqsil subbirligidan iborat. Tashqi hujayradan tashqariga chiqadigan
qismi hujayralararo bo'shliqda bog'lanish qobiliyatiga ega
uzluksiz kanal hosil bo'lishi uchun qo'shni hujayraning konnekoni,
ikkita hujayraning ichki bo'shliqlarini bog'lash. Natijada
hujayralar o'rtasida diametri 2 nm bo'lgan suv teshigi hosil bo'ladi,
molekulyar og'irligi 1,5 gacha bo'lgan ionlar va kichik molekulalarni uzatish
kDa (33-rasm A).
Oqsillarning ma'lum konformatsion o'zgarishlari bilan kanal
uzatishni faollashtiradi yoki to'xtatadi, ochadi yoki yopadi
86
bo'shliq birikmalari orqali hujayralar orasidagi ma'lumotlar (Saez, Berthoud,.
Branes va boshq., 2003). Yoriq bilan aloqa o'tkazuvchanligini boshqaradi
o'zaro ta'sir qiluvchi hujayralar o'rtasida. Ba'zi hujayralarda
(masalan, glial) shunga o'xshash mexanizm muhim ahamiyatga ega
hujayra ichidagi Ca darajasini tartibga solish. Teshikli kontaktlar orqali
o'sishni tartibga soluvchi past molekulyar og'irlikdagi moddalar va
hujayraning rivojlanishi. Yivli kontaktlar tarqatishni ta'minlaydi
miokardning mushak hujayralari orasidagi qo'zg'alish va
silliq mushak hujayralari. Konneksinlar beqaror oqsillardir
bir necha soat yashash. Konnexinlar oilasi atrofda kodlangan
Har xil to'qima turlarida ifodalangan 20 gen (Cx). Hammasi
konneksinlar oilasi a'zolarining har biri umumiy topologiyaga ega
subbirlik to'rtta transmembranali domenga ega,
hujayra ichidagi N- va C-uchlari, biri hujayra ichi kunduzgi va ikkita
hujayradan tashqari ilmoqlar (33-rasm B). Yagona kanal o'tkazuvchanligi
taxminan 100 pS ni tashkil qiladi, ochiq holat ehtimoli
pH, Ca ionlari, MP, fosforillanish va boshqalar bilan tartibga solinadi
omillar. Ko'p hujayralar bir necha turdagi konneksinlarni hosil qiladi,
turli xil kombinatsiyalarda polimerizatsiya qilishga qodir.
Ikki turdagi oltita konneksinlarning birlashishi 14 ni tashkil qilishi mumkin
connexon variantlari, ulardan 196tagacha
turli xil kanal variantlari (Saez, Berthoud, Branes va boshq., 2003).
3.9. Proton bilan faollashtirilgan kanallar
Proton bilan faollashtirilgan ion kanallari (kislotaga sezgir ion kanallari
- ASIC) birinchi marta sezgir neyronlarda topilgan. Oila
ASIC kanallari 6 turni o'z ichiga oladi: ASIC1a, ASIC1b, ASIC2a,
ASIC2b, ASIC3, ASIC4. Proton bilan faollashtirilgan kanallar ko'rinadi
tetramerlar, kanal subbirligi ikkitadan iborat
transmembranali domenlar va katta hujayradan tashqari tsikl (Xiong va boshqalar)
al., 2008) (34-rasm). Kanal hujayradan tashqarida bo'lganda faollashadi
pH qiymati 7,4 dan 6,9 gacha va undan past. ASIC1 kanalining o'tkazuvchanligi ~ 14 ga teng
pSm, Na va Ca ionlari uchun o'tkazuvchan va amilorid bilan bloklanadi
0,1 dan 1 mm gacha bo'lgan konsentratsiyalar. Asosiy funktsiya ishoniladi
ASIC - bu kislotalash natijasida kelib chiqqan og'riqni anglash. Biroz
peptidlar, shuningdek araxidon kislotasi ASIC faolligini oshiradi.
PH ga nisbatan sezgirligi har xil bo'lgan proton bilan faollashtirilgan kanallar
kinetikasi sezgir neyronlarda ham topilgan
markaziy asab tizimining neyronlari, oligodendrotsitlar.
87
Anjir. 33. Konneksonlarning lokalizatsiyasi va shakllanishi
uyali aloqa.
A - yoriq kontakt geksamerik komplekslardan iborat -
oldingi va postsinaptikada mavjud bo'lgan konneksonlar
membranalar. Kanallarning teshiklari bir-biriga tegib, hosil bo'ladi
hujayralar orasidagi elektr aloqasi. B - Ochiq va yopiq holat
konnexon kanali va alohida subbirlik tuzilishi - konneksin.
Konnexin membranaga to'rt marta kirib boradi, hujayra ichidagi N va C-uchlari, ikkita hujayradan tashqari (EL) va bitta hujayra ichidagi (IL) tsikli bor. (Of
Saez va boshq., 2003 yildagi tahrirda).
88
AMMA
B
1 hujayraning membranasi
membrana 2 hujayradan iborat
konneksonlar
Anjir. 34. Proton bilan faollashtirilgan ionning tetramerik tuzilishi
kanal.
Kanal to'rtta bir xil yoki boshqacha shakllanadi
subbirliklar. Har bir kichik birlikda ikkita transmembran domeni mavjud
(I va II) sisteinlar bilan to'yingan katta hujayradan tashqari tsikl bilan bog'langan,
hujayra ichidagi N- va C-terminal joylari bilan. Gomomerik uchun
kanal ASIC1a, protonlar bilan faollashish Na va Ca ionlarining oqishiga olib keladi
kanal. (Xiong va boshq., 2008).
3.10. Akvaparinlar
Aquaporins (AQP) - membranali kanallar oilasi,
ko'plab to'qimalarda va hujayrada suv uchun tanlangan
turlari. Akvaporinlar gomotetramerdir
har bir monomer oltita membrana kirib boruvchi domenlardan iborat
sitoplazmatik C- va N-uchlari (35-rasm). B va E ko'chadan,
ikkinchi va uchinchi, beshinchi va oltinchi domenlarni birlashtirib,
mos ravishda, ular qisman hidrofobik va
suv teshigi hosil bo'lishi uchun zarur. Gipotezaga ko'ra
"Kumushglass" B va E tsikllari ustma-ust tushadi va doimo shakllanadi
suv molekulalari uchun ochiq tor teshik (35-rasm B).
Akvaporin-1 tuzilishi o'rnatildi
Rentgenologik kristallografik usul: uzunligi va
barcha spiral bo'laklarning holati va ularni bog'lovchi ilmoqlar,
qo'shni spirallarning bir-biridan chetga chiqish burchagi;
89
polipeptid zanjirining membranani kesib o'tgan qismlari aniqlanadi;
konservativ aminokislota qoldiqlarining roli va ta'siri
kanalning barqarorligi va ishlashi bo'yicha ularning alohida yon guruhlari.
Kanalning arxitekturasi quyidagicha (markazdagi tor bo'shliq va kengayib boradi
qarama-qarshi uchlari) suv faqat formada kirib borishi mumkin
vodorod bilan bog'langan molekulalarning ingichka zanjiri. Garchi
akvaporinlar hosil bo'lishida bevosita ishtirok etmaydi
transmembranli ion oqimlari, ammo muhim rol o'ynaydi
hujayraning ozmotik bosimini ta'minlash. Akvaporinlar ishtirok etadi
buyraklardagi suvning qayta so'rilishida, sekretsiya va reabsorbsiyada
miya omurilik suyuqligi, nafas olish sekretsiyasining hosil bo'lishi,
lakrimatsiya va boshqa ko'plab fiziologik jarayonlar.
Akvaporinlar suvga oson o`tadi, lekin ionlarga taalluqli emas (Agre,
Bonhivers, Borgnia, 1998). Barcha hujayralarning plazma membranasi
sutemizuvchilar suv o'tkazuvchan, ammo har xil darajada.
Akvaporinlarning 10 turi aniqlandi, ularning har biri aniqlandi
buyraklar, o'pka, to'r pardasi, miyada o'z tarqalishi. Birinchi
sutemizuvchilar akvaporinlarining funktsional guruhiga AQP0,
AQP1, AQP2, AQP4 va AQP5, faqat suv o'tkazuvchan (Agre,
Bonhivers, Borgnia, 1998). Ikkinchi guruh (yaqinda belgilangan
akvagliseroporinlar) tarkibiga AQP3, AQP7 va AQP8 kiradi. Ushbu kanallar
suv, glitserol uchun yuqori darajada o'tkazuvchan va undan ham katta
erigan moddalar. Akvaporinlar nafaqat joylashgan bo'lishi mumkin
plazma membranalari. Shunday qilib, AQP6 birinchi marta aniqlandi
H + bilan kolokalizatsiya qilingan hujayra ichidagi suv kanali sifatida
-ATPase
hujayra ichidagi pufakchalarda. Bu past pH qiymatini ko'rsatadi
AQP6 ning tabiiy faollashtiruvchisi bo'lishi mumkin. Mulk
faollashtirilgan AQP6 pass suv shishishiga yordam beradi
ekzotsitoz paytida pufakchalar va membrana sintezi, shuningdek boshqalarda
uyali jarayonlar (Venero, Vizuete, Machado, Cano, 2001). Of
ma'lum klonlangan akvaporinlar, faqat ikkitasida joylashgan
miya: AQP1 xoroiddagi kattalar hayvonlarida joylashgan
pleksus va AQP4 dominant membrana oqsilidir,
suvning markaziy asab tizimidan o'tishiga imkon berish.
Markaziy asab tizimida akvaporinlar saqlashda muhim rol o'ynaydi
muhim bo'lgan suv va kaliy ionlarining gomeostazi
tug'ruqdan keyingi davrda va neyronlarning yuqori chastotali faolligi vaqti
davr, ko'payish va o'sish ikkinchi haftadan boshlab
neyronlar hujayradan tashqari bo'shliqning pasayishi bilan birga keladi.
AQP4 osmotik muvozanatni boshqarishda ishtirok etadi va ular
neyrosekretor hujayralardagi mumkin bo'lgan osmosensorlar
diurezni boshqaruvchi gipotalamusning supraoptik yadrolari,
90
vazopressinni chiqarish. Akvaporinlar ishlab chiqarishda ishtirok etadi
miya omurilik suyuqligi va shish paydo bo'lishida asosiy rol o'ynaydi
miya.
Anjir. 35. Akvaporin 1 subbirligining membrana topologiyasi.
A - akvaporin 1 ning har bir bo'linmasi oltitadan iborat
transmembrana domenlari va ikkita nosimmetrik tuzilishni o'z ichiga oladi
B va E ko'chadan (gemipore-1 va gemipore-2). B - membranadagi aminokislota
B va E halqalaridagi qoldiqlar birlashib, suv teshigini hosil qiladi,
pirsing ikki qatlamli ("soat soati" gipotezasi). (Agre dan, 2000 p.)
o'zgarishlar).
Xulosa
O'tgan asrning ushbu sohadagi global kashfiyotlaridan biri
neyrobiologiya bu ish mexanizmlarini ajratish va
hujayra membranalarining ion kanallarining funktsional ahamiyati.
Ion kanallari yuqori darajada o'ziga xos protein tuzilmalari,
ionlarning va boshqalarning kirib borishini ta'minlash
hujayra membranasi orqali past molekulyar og'irlikdagi moddalar. Ionik
91
kanallar har doim ham ionlar uchun mavjud emas va o'tkazgichda joylashgan bo'lishi mumkin
(ochiq) va elektr o'tkazmaydigan (yopiq) holatlar. Kanal
o'tkazuvchanlik - ionlarning o'tishi qulayligi yoki erkinligi
ochiq kanal - potentsialga bog'liq bo'lishi mumkin. Bunday kanallar
membranadagi potentsialning o'zgarishi bilan modulyatsiya qilingan. Boshqa sinflar
maxsus bilan o'zaro aloqada bo'lganda kanallar ochiladi
ligandlar yoki membrana deformatsiyasi. Kanallar bo'lishi mumkin
hujayradan tashqari va hujayra ichidagi ligandlar va metabolitlarga, jarayonlarga ta'sir qiladi
fosforillanish va deposforillanish va boshqa omillar.
Tirik hujayra membranalarining ion kanallarining vazifalari qiyin
ortiqcha baho berish. Ular hujayraning pH qiymatini va hajmini tartibga soladi
ionlar va suvning membrana orqali passiv tashilishi
Ca ionlarining hujayra ichidagi konsentratsiyasi. Qo'zg'aladigan hujayralarda
ionli kanallar yuqori dam olish MF ning yaratilishini ta'minlaydi,
qo'zg'aluvchanlik, gormonlar chiqarilishini va qisqarishini boshlang
mushak tolalari. Hammasi shakllanishida kanallar ishtirok etadi
asab tizimidagi elektr signallarining turlari (AP, sinaptik
va retseptorlari signallari), hissiy his qilish jarayonlarini ta'minlaydi
ma'lumot, ma'lumotni bitta qo'zg'atuvchi katakchadan hujayraga etkazish
boshqa.
Hozirgi vaqtda biz struktura va
ko'pchilikning molekulyar elementlarining funktsional ahamiyati
ma'lum bo'lgan ion kanallari. Deyarli har qanday kanal ekanligi ma'lum bo'ldi
bir nechta tarkibiy va funktsional qismlardan iborat,
ochish, yopish, tanlab olish, faollashtirish va uchun javobgardir
inaktivatsiya, tartibga solish. Ion kanalining teshik hosil qiluvchi qismi
sifatida tashkil etilgan bitta polipeptid bo'lishi mumkin
bir nechta bir xil transmembrana domenlari yoki iborat
bir nechta oqsil bo'linmalari. Har bir teshik hosil qiladi
subunit yoki domen odatda bir nechta tomonidan ifodalanadi
hujayra ichiga yo'naltirilgan oqsilning N- va Stern mintaqalari bo'lgan transmembran a-spiral segmentlari yoki
hujayradan tashqari. Subunitning transmembran segmentlaridan biri
potentsial faollashtirilgan kanallarda noyob to'plam mavjud
potentsial sensor sifatida ijobiy zaryadlar va funktsiyalar
(Armstrong, Xill, 1998, Xill, 2001). Ligand faollashtirilgan kanallar
maxsus retseptorlari saytini o'z ichiga oladi.
Ion kanallari - bu katta oila,
1-2% bilan kodlangan 400 dan ortiq oqsil molekulalaridan iborat
inson genomi. Ko'p kanal genlari ifoda etilgan
to'qimalarga xos usul, boshqalari esa ifoda etilgan
hamma joyda. Molekulyar biologiya usullarini ishlab chiqishga imkon berdi
92
turli xil kodlaydigan genlarni aniqlash va klonlash
ion kanallari, ularning ishlash xususiyatlarini ochib berish
elektrofizyologik usullardan foydalangan holda.
Adabiyotlar ro'yxati
1. Balezina O. P. Hujayra ichidagi kaltsiy do'konlarining roli
nörotransmitter sekretsiyasini boshqarishda asab terminallari.
fiziol. fanlar. - 2002. - T. 33.N 3. - S. 1-31.
2. Zefirov A.L., G.F. Sitdikova Ion qo'zg'atuvchi hujayraning kanallari
(tuzilishi, funktsiyasi, patologiyasi) / monografiya, Qozon: Art-cafe,
2010 yil, 270 s
3. Zefirov A.L. Mediatorning chiqarilishining vesikulyar gipotezasi
sinaps // Soros o'quv jurnali. - 2000. - T. 6, N
9. - B.1-7.
4. Zefirov A.L., G'ofurov B.Sh., Shakiryanova D.M. Ion oqimlari
sichqonning motor nerv uchlari (elektrofiziologiya va
kompyuterni modellashtirish) // Neyrofiziologiya. - 1997. - 1-jild.
- S. 70-78.
5 marshmallow A.L., Sitdikova G.F. Asabning ionli kanallari
oxirlar // Muvaffaqiyat fiziol. fanlar. - 2002. - T. 33, N 4. - C. 3-33.
6. Zefirov A.L., Xazipov R.N., Ben-Ari E. GABA-basic
erta rivojlanish qo'zg'alishi vositachisi
gipokampus // Advio fiziol. fanlar. - 1998. - T.29, N2. - S. 55-67.
7. Zefirov A.L., Xalilov I.A. Nerv tugashining ionli oqimlari
qurbaqalar // Neyrofiziologiya. - 1985. - T.17, N 6. - S.771-779.
8. Zefirov A.L., Xalilov I.A., Xamitov X.S. Kaltsiy va
vosita asabidagi kaltsiy bilan faollashtirilgan kaliy oqimlari
qurbaqa terminallari // Neyrofiziologiya. -1987. - T. 19, N 4. - S.
525-53
9. Qalamkarov G.R., Lungina O.G. Ion kanallari sozlanishi
tsiklik nukleotidlar // Sensor tizimlari. - 2001. -
T. 15, № 4. - S. 275-287.
10. Kamkin A.G., Kiseleva I.S., Yarygin V.N. Ionning yangi turi
kanallar // Tabiat. - 2002. - № 3. -S.13-20
11. Kostyuk P.G. Kaltsiy ionlari asabdagi ikkinchi darajali vositachilar sifatida
qafas // J. evolyutsiya. biokimyo va fiziologiya. - 1992. - T.28, N 2.
- S. 150-155.
12. Magazannik L.G. Markaziy va asab tizimining tuzilishi va funktsiyalari93
mushak sinapslari // kitobdan. Zamonaviy klassik kurs
fiziologiya Yu.V. Natochin va V.A.Tkachukay - M.: GeotarMedia, 2007. - 59-99 betlar.
13. Nichols JG, Martin A.R., Wallas BJ, Fuchs P.A. Kimdan
miyaga neyron M.: Ilmiy va o'quv adabiyotlari nashriyoti, 2003. -
672 s.
14. Tkachuk V.A. Qabul qilish va hujayra ichidagi signalizatsiya // kitobdan.
Klassik fiziologiyaning zamonaviy kursi, Yu.V.
Natochin va V.A.Tkachuk - M.: Geotar-Media, 2007. - S. 325-348
15. Armstrong CM, Hille B. Voltajli ionli kanallar va elektr
qo'zg'aluvchanlik // Neyron. - 1998. - V. 20, № 3. - P. 371-380.
16. Biel M., Schneider A., ​​Wahl C. Kardiyak HCN kanallari: tuzilishi.
Funktsiya va modulyatsiya // Trends Cardiovasc. Med. - 2002. - V.
12, yo'q.5. - P.206-212.
17. Boron W.F., Boulpaep E.L. Tibbiy fiziologiya. - 2003. - Elsevier
Fan (AQSh). - 1319 p.
18. Katterol V.A. Voltajli eshikning tuzilishi va boshqarilishi
Ca2 + kanallari // Annu. Rev. Hujayra dev. Biol. - 2000. - V. 16. - P. 521-
555.
19. Cole K. S. Hujayralar uchun elektr modellarining rivojlanishi va
Aksonlar "Arma virumque cano" //
Biofiz. J. - 1955. - V.2, 2-son. - P.101-119.
20. Cowan W.M., Sudhof T.C., Stivens C.F. Sinapslar // Yuhanno
Xopkins universiteti matbuoti: Baltimor va London. - 2000 y. - 767 p.
21. DiFrancesco D. Tezlashtiruvchi odamning ion tabiatini o'rganish
buzoq Purkinje tolalaridagi oqim // J. Physiol. - 1981. - V.314. - P.377-
393.
22. Doyl D.A., Kabral JM, Pfuetzner R.A. va boshq. Tuzilishi
kaliy kanali: K + o'tkazuvchanligi va selektivligining molekulyar asoslari //
Ilm-fan. - 1998. - V.280. - P. 69-77.
23. Foskett J.K., Oq C., Cheung K.-H., Mak D.D. Inositol
Trisfosfat retseptorlari Ca2 + chiqarish kanallari // Physiol. Rev. -
2007. - V.87. - P. 593–658.
24. Goldstayn S.A.N., Bockenhauer D., O'Kelly I., Zilberberg N.
Kaliy oqish kanallari va ikkita P-domenli KCNK oilasi
kichik birliklar // Tabiat Rev. Neurosci. - 2001. - V.2. - P.175-184.
25. Hamill O. P., Martinac B. Mexaniko'tkazishning molekulyar asoslari
yashash hujayralarida // Fiziol. Rev. - 2001. - V. 81, N. 2. - P. 685-740.
94
26. Heuser J. E. Elektron mikroskopik dalillarni ko'rib chiqish
pufak ekzotsitozi davomida kvant ajralishining tarkibiy asosi sifatida
sinaptik uzatish // J. Exp. Fiziol. -1989. - V.74. - P.1051-1069.
27. Hille B. Qo'zg'aluvchan membranalarning ionli kanallari // 3rd edn. Sanderlend,
MA: Sinayer. - 2001. - 814 p.
28. Xodkin A.L., Xaksli A.F. Bitta dam olish va harakat potentsiali
asab tolalari // J. Physiol. - 1945. - V.104, № 2. - P.176-195.
29. Xodkin A.L., Xaksli A.F., Katz B. Oqim kuchlanishini o'lchash
Loligoning ulkan aksonining membranasidagi munosabatlar // J. Physiol. -
1952. - V. 116, № 4. - S. 424-448.
30. Xodkin, A. L., Xaksli A. F. .dagi o'tkazuvchanlikning tarkibiy qismlari
Loligoning ulkan aksoni // J. Physiol. (Lond.). - 1952. -V.116. - P. 473–
496
31. Jentsch TJ, Stein V., Weinreich F., Zdebik A. A. Molekulyar
Xlorid kanallarining tuzilishi va fiziologik funktsiyasi // Fiziol.
Rev. - 2002. - V. 82. - P.503-568.
32. Jiang Y., Li A., Chen J. va boshq. Voltga bog'liq bo'lgan rentgen tuzilishi
Kv kanal // Tabiat. - 2003. - V. 423, No 6935. - B.33-41.
33. Kandel ER, Shvarts J.H., Jessel T.M. Asabshunoslikning asoschisi //
McGraw-Hill kompaniyalari. - 2002. - 1321 p.
34. Katz B. Nerv transmitterining chiqarilishining kvant mexanizmi // Fan.
- 1971. -V. 173. - № 3992. - S. 123-126.
35. Ling G, Jerar R.V. Baqaning normal membrana potentsiali
sartorius tolalari // J. Cell Physiol. - 1949. - V.34, № 3. - P.383-396.
36. Mallart A. Sichqonning perinevial ​​qobig'i ichidagi elektr oqimi
motor nervlari // J. Physiol. London. - 1985. - V.368. - P.565-575 b.
37. Mallart A., Brigant J.L. Dvigatel asab terminallaridagi elektr faolligi
sichqonchani // J. Physiol. Parij. - 1982. - V.78. - P. 407-411
38. Meir A., ​​Ginsburg S., Butkevich A. va boshq. Presinaptikada ionli kanallar
asab terminallari va transmitterning chiqarilishini boshqarish // Fiziol. Rev. -
1999. - V.79, N3. - P. 1019-1089.
39. Neher E., Sakmann B. Bir kanalli aylanma dan yozilgan nts
denervatsiya qilingan qurbaqa mushak tolalari membranasi // Tabiat. - 1976. - V.
260, № 5554. - 799-802.
40. Neher E.; Sakmann B. Yamoq qisqichi texnikasi // Ilmiy. Am. - 1992 yil.
- V.266, № 3. - S. 44-51.
41. Nicholls J.G., Martin AR, Bryus G. Wallace B.G., Fuchs P.A. Kimdan
neyron miyaga // Sinauer Associates, 2003, 671 p.
95
42. Robitaille R., Charlton M. P. Presinaptik kaltsiy signallari va
transmitterning chiqarilishi kaltsiy bilan faollashtirilgan kaliy bilan modulyatsiya qilinadi
kanallar // J. Neurosci. - 1992. - V. 12. - S. 297-305.
43. Saez JC, Berthoud VM, Branes S.C., Martinez F.D., Beyer E.C.
Konneksinlar tomonidan hosil qilingan plazma membranasi kanallari: ularni tartibga solish
va funktsiyalari // Physiol Rev. - 2003. -V. 83. - P. 1359-1400.
44. Siegel GJ, Albers RW, Brady, S.T., Prays, D.L. Asosiy
Neyrokimyo // 7-chi Ed .. Akademik matbuot. - 2006 y. - 992 p
45. Sitdikova G.F., Weiger T.M., Hermann A. Vodorod sulfidi ko'payadi
kalamush bilan faollashtirilgan kaliy (BK) kalamush gipofizining faolligi
o'simta hujayralari // Pflugers Arch - Eur J Physiol 2009 DOI
10.1007 / s00424-009-0737-0
46. ​​Sperelakis N. Hujayra fiziologiyasi // Akademik matbuot. - 1995 y. - 738 p.
47. Tompson A. J., Lummis S. C. R. 5-HT3 retseptorlari terapevtik sifatida
target // Expert Opin The Hedefler. - 2007. - V.11, № 4. -: P. 527-540.
48. Van Der Kloot V., Molgo J. Atlantilxolinning kvant ajralishi
umurtqali nerv-mushak birikmasi // Physiol. Rev. - 1994. - V. 74. - P.
899-991.
49. Weiger T.M., Hermann A., Levitan I.B. Kaltsiyaktivatsiyalangan kaliy kanallarining modulyatsiyasi // J Comp Physiol. - 2002. - V. 188. -
P. 79-87
50. Xiong Z, Pignataro G, Li M, Chang S, Simon R P Kislota sezgir ioni
kanallar (ASIC) neyrodejenerativ uchun farmakologik maqsadlar sifatida
kasalliklar // Curr. Opin. Farmakol. - 2008. - V. 8, 1-son. - S. 25-32.
96
Download 104,82 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish