Регуляция хлоридных каналов в клетках

Эксперименты на клеточных культурах и компьютерное моделирование раскрыли молекулярные механизмы, регулирующие белковый канал, ответственный за транспорт хлоридов и других заряженных молекул через клеточные мембраны. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Ключевой белок и его роль

Исследование сосредоточено на хлоридном канале Transmembrane 16A (TMEM16A). Он участвует в различных физиологических процессах, включая сокращение гладких мышц, регуляцию возбудимости нервов и объема клеток, а также в обнаружении «вредного» тепла сенсорными нервными волокнами.

Взаимодействие с сигнальным липидом PIP2

Ученые из Южной Кореи и США под руководством молекулярного нейрофизиолога Бён-Чана Су из DGIST изучили взаимодействие TMEM16A с клеточным сигнальным фосфолипидом PIP2, находящимся во внутреннем слое мембраны. Связывание PIP2 с каналом регулирует поток хлоридов и, следовательно, электрический ток через него.

Экспериментальные открытия

• Эксперименты на человеческих клетках показали, что истощение запасов PIP2 снижает ток через вариант канала TMEM16A(ac), но не влияет на TMEM16A(a).
• Для работы обоих вариантов канала необходим энергоноситель АТФ.
• Структурный анализ и компьютерное моделирование выявили, что фосфорилирование (добавление фосфатной группы) к определенной аминокислоте TMEM16A меняет способ связывания PIP2 с этим участком канала, по-разному влияя на TMEM16A(ac) и TMEM16A(a).

Значение и перспективы

Как отмечает Бён-Чан Су, работа закладывает основу для механистического понимания активности TMEM16A, показывая, что его функция зависит от варианта канала и регулируется связыванием PIP2 и фосфорилированием.

Полученные данные могут помочь в разработке методов лечения болезней, связанных с нарушением работы этого канала, включая некоторые виды рака, муковисцидоз и нейропатическую боль. Ученые также надеются, что их исследование поможет в изучении других мембранных белков и поддержит разработку лекарств. Рекомендованы дальнейшие исследования для понимания того, как структура вариантов TMEM16A влияет на его функции в различных тканях.