Kanál s malou vodivostí mechanicky citlivý - Small-conductance mechanosensitive channel

MS_channel
Identifikátory
SymbolMS_channel
PfamPF00924
InterProIPR006685
STRÁNKAPDOC00959
SCOP21mxm / Rozsah / SUPFAM
TCDB1.A.23
OPM nadčeleď11
OPM protein5aji

Členové Rodina mechanicky citlivých iontových kanálů (MscS) s malou vodivostí poskytnout ochranu proti hypoosmotický šok v bakteriích, reagující jak na roztahování buněčná membrána a do membrána depolarizace. V eukaryotech plní kromě mnoha dalších důležitých funkcí osmoregulace.[1] Jsou přítomni v membrány organismů ze tří domén života: bakterie, archea, houby a rostliny.[2][3]

Struktura

Existují dvě rodiny kanálů mechanosenzitivních (MS): kanály s velkou vodivostí MS (MscL) a kanály MS s malou vodivostí (MscS nebo YGGB). Rodina MscS je mnohem větší a variabilnější co do velikosti a sekvence než rodina MscL. Homology rodiny MscS se liší délkou mezi 248 a 1120 aminoacylovými zbytky a v topologii, ale homologní oblast který sdílí většina z nich, je dlouhý pouze 200–250 zbytků a vykazuje 4–5 transmembránový regiony (TMS).[4] Velká část rozmanitosti v MscS bílkoviny se vyskytuje v počtu TMS, který se pohybuje od tří do jedenácti TMS, i když tři C-terminály šroubovice jsou konzervovaný.

Krystalové struktury Escherichia coli K dispozici jsou MscS v otevřené a uzavřené konformaci.[5] E-coli MscS záhyby jako homoheptamer s válcovitým tvarem a lze jej rozdělit na transmembránové a extramembránové oblasti: N-terminál periplazmatický region, a transmembránový regionu a C-terminálu cytoplazmatický oblast (střední a C-terminální domény). Transmembránová oblast tvoří kanál skrz membrána která se otevírá do komory uzavřené extramembránovou částí, která se připojuje k cytoplazmě odlišnými portály.[6]

Funkce

Kanály MS fungují jako elektromechanické spínače se schopností snímat fyzický stav lipidové dvojvrstvy. Interakce s membránovými lipidy jsou zodpovědné za snímání mechanické síly pro většinu známých MS kanálů.[1] V bakteriálních a zvířecích systémech se předpokládá, že iontové kanály MS zprostředkovávají vnímání tlaku, dotyku a zvuku. S mnoha členy nyní elektrofyziologicky charakterizovanými, tyto kanály zobrazují šíři iontové selektivity jak s aniontovými, tak kationtově selektivními členy. Selektivita těchto kanálů může být ve srovnání s relativně slabá napěťově řízené kanály. Některé kanály MscS mohou navíc fungovat v aminokyselina výtok, Ca.2+ nařízení a buněčné dělení.[7]

Transportní reakce

Zobecněná transportní reakce navržená pro kanály MscS je:

Osmolytes (in) a ionty (in) ⇌ osmolytes (out) a ionty (out)

Mechanismus

Aplikace rampy podtlaku na náplast vyříznutou z E-coli obří sféroplast poskytla malou vodivost (MscS; ~ 1 nS ve 400 mM soli) s trvalým otevřeným stavem a velkou vodivost (MscL; ~ 3 nS) s rychlejší kinetikou, aktivovanou při vyšším tlaku. Bylo hlášeno, že MscS vykazuje slabou aniontovou preferenci a závislost na napětí, která má sklon k otevření po depolarizaci. Aktivace amfipatickými sloučeninami interkalačními do membrány naznačuje, že MscS kanál je citlivý na mechanické poruchy v lipidové dvojvrstvě.[5]

Citlivost na změny napětí lze vysvětlit jako výsledek hydrofobní vazby mezi membránou a TMS kanálu. Kapsy mezi TMS byly identifikovány v MscS a YnaI, které jsou naplněny lipidy. Méně lipidy jsou přítomny v otevřeném stavu MscS než v uzavřeném stavu. Vyloučení lipidových mastných acylových řetězců z těchto kapes v důsledku zvýšeného napětí může tedy spustit hradlování. Podobně bylo u eukaryotického MS kanálu TRAAK zjištěno, že lipidový řetězec blokuje vodivou cestu v uzavřeném stavu.[1]

Reference

  1. ^ A b C Rasmussen, Tim (15. 8. 2016). „Jak mechanosenzitivní kanály snímají napětí membrány?“. Transakce s biochemickou společností. 44 (4): 1019–1025. doi:10.1042 / BST20160018. ISSN  1470-8752. PMID  27528747.
  2. ^ Pivetti CD, Yen MR, Miller S, Busch W, Tseng YH, Booth IR, Saier MH (březen 2003). „Dvě rodiny mechanosenzitivních proteinů kanálu“. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 67 (1): 66–85, obsah. doi:10.1128 / MMBR.67.1.66-85.2003. PMC  150521. PMID  12626684.
  3. ^ Wilson, Margaret E .; Maksaev, Grigory; Haswell, Elizabeth S. (2013-08-27). „Mechanosenzitivní kanály podobné MscS v rostlinách a mikrobech“. Biochemie. 52 (34): 5708–5722. doi:10.1021 / bi400804z. ISSN  1520-4995. PMC  3791886. PMID  23947546.
  4. ^ Miller, Samantha; Edwards, Michelle D .; Ozdemir, Cafer; Booth, Ian R. (2003-08-22). „Uzavřená struktura mechanicky senzitivního kanálu MscS. Zesíťování jednotlivých cysteinových mutantů“. The Journal of Biological Chemistry. 278 (34): 32246–32250. doi:10,1074 / jbc.M303188200. ISSN  0021-9258. PMID  12767977.
  5. ^ A b Kung, Ching; Martinac, Boris; Sukharev, Sergei (01.01.2010). "Mechanosenzitivní kanály v mikrobech". Výroční přehled mikrobiologie. 64: 313–329. doi:10.1146 / annurev.micro.112408.134106. ISSN  1545-3251. PMID  20825352.
  6. ^ Bass RB, Strop P, Barclay M, Rees DC (listopad 2002). „Krystalová struktura Escherichia coli MscS, napěťově modulovaný a mechanicky citlivý kanál“ (PDF). Věda. 298 (5598): 1582–7. Bibcode:2002Sci ... 298.1582B. doi:10.1126 / science.1077945. PMID  12446901. S2CID  15945269.
  7. ^ Cox, C. D .; Nakayama, Y .; Nomura, T .; Martinac, B. (01.01.2015). „Evoluční„ vrtání “kanálů podobných MscS: vytváření strukturální a funkční rozmanitosti“. Archiv Pflügers: European Journal of Physiology. 467 (1): 3–13. doi:10.1007 / s00424-014-1522-2. ISSN  1432-2013. PMID  24819593. S2CID  17422930.
Tento článek včlení text od public domain Pfam a InterPro: IPR006685

Do tato úprava, tento článek používá obsah z „1.A.23 Rodina mechanicky citlivých iontových kanálů (MscS) s malou vodivostí“, který je licencován způsobem, který umožňuje opětovné použití v rámci Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License, ale ne pod GFDL. Je třeba dodržovat všechny příslušné podmínky.