1. Ion tuzilishi va ishlashining umumiy tamoyillari kanallar. Tasnifi 6
Download 104,82 Kb.
|
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
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:
|
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
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