Klorür kanalı - Chloride channel
Voltaj kapılı klorür kanalı | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
tanımlayıcılar | |||||||||
Sembol | Voltaj_CLC | ||||||||
Pfam | PF00654 | ||||||||
InterPro | IPR014743 | ||||||||
SCOP2 | 1kpl / KAPSAM / SUPFAM | ||||||||
TCDB | 2.A.49 | ||||||||
OPM süper ailesi | 10 | ||||||||
OPM proteini | 1ot | ||||||||
CDD | cd00400 | ||||||||
|
Klorür kanalları , klorüre özgü , tam olarak anlaşılamayan iyon kanallarının bir üst ailesidir . Bu kanallar birçok farklı iyonu iletebilir, ancak in vivo konsantrasyonu diğer anyonlardan çok daha yüksek olduğu için klorür olarak adlandırılır . Birkaç voltaj kapılı kanal ve ligand kapılı kanal ailesi (örneğin CaCC aileleri) insanlarda karakterize edilmiştir.
Voltaj kapılı klorür kanalları, pH regülasyonu, hacim homeostazı, organik çözünen madde taşınması, hücre göçü, hücre çoğalması ve farklılaşmasını içeren çeşitli önemli fizyolojik ve hücresel roller sergiler. Dizi homolojisine dayanarak, klorür kanalları birkaç gruba ayrılabilir.
Genel fonksiyonlar
Voltaj kapılı klorür kanalları, hücre istirahat membran potansiyelini ayarlamak ve uygun hücre hacmini korumak için önemlidir . Bu kanallar Cl-
veya HCO gibi diğer anyonlar-
3, BEN-
, SCN-
, ve hayır-
3. Bu kanalların yapısı bilinen diğer kanallara benzemez. Klorür kanalı alt birimleri, 1 ila 12 arasında transmembran segmenti içerir. Bazı klorür kanalları sadece voltajla (yani voltaj kapılı) aktive edilirken diğerleri Ca2 + , diğer hücre dışı ligandlar veya pH ile aktive edilir .
CLC ailesi
CLC klorür kanalları ailesi, 10 veya 12 transmembran sarmal içerir . Her protein tek bir gözenek oluşturur. Bu ailenin bazı üyelerinin homodimer oluşturduğu gösterilmiştir . Birincil yapı açısından, bilinen katyon kanalları veya diğer anyon kanalları türleri ile ilgisizdirler. Hayvanlarda üç CLC alt ailesi bulunur. CLCN1 , iskelet kasının istirahat membran potansiyelinin ayarlanmasında ve geri kazanılmasında rol oynar , diğer kanallar ise böbrekteki çözünen konsantrasyon mekanizmalarında önemli roller oynar. Bu proteinler iki CBS alanı içerir . Klorür kanalları, bitki hücreleri içinde güvenli iyon konsantrasyonlarını korumak için de önemlidir .
Yapı ve mekanizma
CLC kanal yapısı henüz çözülmemiştir, ancak CLC eşanjörlerinin yapısı x-ışını kristalografisi ile çözülmüştür . Kanalların ve eşanjörlerin birincil yapısı çok benzer olduğundan, kanalların yapısıyla ilgili varsayımların çoğu, bakteri eşanjörleri için oluşturulan yapıya dayanmaktadır.
Her kanal veya eşanjör, her biri bir gözenek içeren iki benzer alt birimden (bir dimer) oluşur. Bilim adamları, heterodimerler oluşturmak için farklı kanallardan alt birimleri yapay olarak birleştirmiş olsa da, proteinler aynı proteinin iki kopyasından (bir homodimer) oluşur. Her alt birim iyonları birbirinden bağımsız olarak bağlar, yani her alt birimde iletim veya değişim bağımsız olarak gerçekleşir.
Her alt birim, zıt yönlerde yönlendirilmiş ve bir 'antiparalel' yapı oluşturan iki ilişkili yarıdan oluşur. Bu yarılar bir araya gelerek anyon gözeneklerini oluşturur. Gözeneğin içinden klorür ve diğer anyonların geçebileceği bir filtre vardır, ancak bunun dışında çok az şey geçer. Bu su-dolu üç aracılığı ile filtre anyonları gözenekler bağlanma sitelerinin -S int , S cen ve S dahili -ki bağlama klorür ve diğer anyonlar. Bu bağlanma yerlerinin adları, zar içindeki konumlarına karşılık gelir. S int hücre içi sıvıya maruz kalır, S cen zarın içinde veya filtrenin merkezinde yer alır ve S ext hücre dışı sıvıya maruz kalır. [4] Her bağlanma yeri aynı anda farklı klorür anyonlarını bağlar. Değiştiricilerde, bu klorür iyonları, protein ile dengeleyici etkileşimler nedeniyle birbirleriyle güçlü bir şekilde etkileşime girmezler. Kanallarda protein, bir bağlanma yerindeki klorür iyonlarını komşu negatif yüklü klorürlerden korumaz. Her negatif yük, yanındaki negatif yüklere itici bir kuvvet uygular. Araştırmacılar, bu karşılıklı itmenin gözenek yoluyla yüksek iletim hızına katkıda bulunduğunu öne sürdüler.
CLC taşıyıcıları , zar boyunca H + iletir. CLC taşıyıcılarındaki H + yolu, biri hücre dışı tarafta Glu ex ve biri hücre içi tarafta, Glu in 'de olmak üzere iki glutamat tortusu kullanır . Glu ex ayrıca protein ve hücre dışı çözelti arasındaki klorür değişimini düzenlemeye de hizmet eder. Bu, klorür ve protonun hücre dışı tarafta ortak bir yolu paylaştığı, ancak hücre içi tarafta ayrıldığı anlamına gelir.
CLC kanalları da H + ' ya bağımlıdır , ancak Cl - değişimi yerine geçitleme için . Bunun yerine değişimi iki Cı ila gradyanlar kullanan - biri H için + CLC kanal taşıma biri H + , aynı anda anyonların milyonlarca naklederken. Bu, yavaş kapının bir döngüsüne karşılık gelir.
Ökaryotik CLC kanalları ayrıca sitoplazmik alanlar içerir . Bu alanlar, işlevi henüz tam olarak tanımlanmayan bir çift CBS motifine sahiptir. Bu alanların kesin işlevi tam olarak tanımlanmamasına rağmen, önemleri mutasyonlarından kaynaklanan patolojiler tarafından gösterilmektedir . Thomsen hastalığı , Dent hastalığı , infantil malign osteopetroz ve Bartter sendromu , bu tür mutasyonlardan kaynaklanan genetik bozukluklardır.
Sitoplazmik CBS alanlarının en az bir rolü, adenosin nükleotitleri yoluyla düzenleme ile ilgilidir . Belirli CLC taşıyıcıları ve proteinleri , CBS alanlarında ATP , ADP , AMP veya adenosin ile bağlandığında modüle edilmiş aktiviteye sahiptir . Spesifik etki her proteine özgüdür, ancak bunun anlamı, belirli CLC taşıyıcılarının ve proteinlerinin hücrenin metabolik durumuna duyarlı olmasıdır.
Seçicilik
S cen en azından seçilmiş olan aşağıdaki anyonlar geçmesine izin En CLC protein için birincil seçicilik filtre olarak hareket eder: SCN - , CI - , Br - , hiçbir-
3, ben - . Seçicilik filtresindeki Ser cen etiketli bir serin kalıntısının farklı bir amino aside değiştirilmesi seçiciliği değiştirir.
Yolluk ve kinetik
Geçitleme iki mekanizma ile gerçekleşir: protopor veya hızlı geçitleme ve ortak veya yavaş geçitleme. Ortak geçitleme, her iki protein alt biriminin gözeneklerini aynı anda kapatmasını (işbirliği) içerirken, protopor geçişi, her bir gözeneklerin bağımsız olarak açılıp kapanmasını içerir. Adlarından da anlaşılacağı gibi, hızlı geçitleme, yavaş geçitlemeye göre çok daha hızlı gerçekleşir. Geçitleme için kesin moleküler mekanizmalar hala araştırılmaktadır.
Kanallar için, yavaş kapı kapatıldığında, gözeneklerden hiçbir iyon geçmez. Yavaş kapı açıldığında, hızlı kapılar kendiliğinden ve birbirinden bağımsız olarak açılır. Böylece, proteinin her iki kapısı da açık olabilir veya her iki kapı da kapalı olabilir veya iki kapıdan sadece biri açık olabilir. Tek kanallı yama-kelepçe çalışmaları, bu biyofiziksel özelliği, CLC kanallarının çift gözenekli yapısı çözülmeden önce bile göstermiştir. Her hızlı kapı diğerinden bağımsız olarak açılır ve bu çalışmalar sırasında ölçülen iyon iletkenliği bir binom dağılımını yansıtır.
H + taşıma, CLC kanallarında ortak kapının açılmasını destekler. Ortak kapının her açılıp kapanması için , zar boyunca bir H + taşınır. Ortak kapı, adenosin nükleotidlerinin hücre içi CBS alanlarına bağlanmasından da etkilenir. Proteinin bu alanlar tarafından inhibisyonu veya aktivasyonu, her proteine özeldir.
İşlev
CLC kanalları, açıkken klorürün elektrokimyasal gradyanından aşağı akmasına izin verir. Bu kanallar hücre zarında ifade edilir. CLC kanalları, bu zarların uyarılabilirliğine ve iyonların zar boyunca taşınmasına katkıda bulunur.
CLC değiştiriciler, endozomlar veya lizozomlar gibi hücre içi bileşenlere lokalizedir ve bölmelerinin pH'ını düzenlemeye yardımcı olur.
Patoloji
Renal tuz kaybı ve hipokalemik alkaloz ile ilişkili olan Bartter sendromu , Henle'nin kalın çıkan kulpunda klorür iyonlarının ve ilişkili iyonların kusurlu taşınmasından kaynaklanır . CLCNKB suçlandı .
Böbrek organlarını etkileyen başka bir kalıtsal hastalık, düşük moleküler ağırlıklı proteinüri ve CLCN5'teki mutasyonların yer aldığı hiperkalsiüri ile karakterize edilen Dent Hastalığı'dır .
Thomsen hastalığı CLCN1'de baskın mutasyonlar ve Becker hastalığı resesif mutasyonlarla ilişkilidir .
genler
- CLCN1 , CLCN2 , CLCN3 , CLCN4 , CLCN5 , CLCN6 , CLCN7 , CLCNKA , CLCNKB
- BSND - barttin'i kodlar, CLCNKA ve CLCNKB için aksesuar alt birim beta
E-CIC ailesi
CLCA, N-terminali | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
tanımlayıcılar | |||||||||
Sembol | CLCA_N | ||||||||
Pfam | PF08434 | ||||||||
InterPro | IPR013642 | ||||||||
TCDB | 1.A.13 | ||||||||
|
Üyeleri Epitelyal Klorür kanalı (E-CIC) aile (TC # 1.A.13) klorid iyonu çift yönlü taşınmasını katalize. Memeliler, Klorür kanal aksesuarı (CLCA) ailesi içinde kataloglanan, epitelyal klorür kanal proteinlerinin çoklu izoformlarına (en az 6 farklı gen ürünü artı ek varyantları) sahiptir . Bu ailenin karakterize edilecek ilk üyesi, sığır trakeal apikal membranlarından izole edilen bir solunum epiteli, Ca2 + -düzenli, klorür kanal proteiniydi. Biyokimyasal olarak 140 kDa'lık bir kompleks olarak karakterize edildi. Sığır ECIC proteini 903 amino aside ve dört farazi transmembran segmentine sahiptir. Saflaştırılmış kompleks, düzlemsel bir lipid çift tabakasında yeniden oluşturulduğunda, anyon seçici bir kanal gibi davrandı. Kalmodulin kinaz II'ye bağımlı bir mekanizma yoluyla Ca2 + tarafından düzenlendi . Bitkilerde, siliatlarda ve bakterilerde, Synechocystis ve Escherichia coli'de uzak homologlar mevcut olabilir , bu nedenle E-ClC ailesi proteinleri içindeki en azından bazı alanlar eski bir kökene sahiptir.
genler
CLIC ailesi
Klorür hücre içi iyon kanalı | |
---|---|
tanımlayıcılar | |
Sembol | TIKLAYIN |
InterPro | IPR002946 |
TCDB | 1.A.12 |
Klorür Hücre içi İyon Kanal (CLIC) Aile (TC # 1.A.12) insanlarda altı korunmuş proteinlerin (oluşur CLIC1 , CLIC2 , CLIC3 , CLIC4 , CLIC5 , CLIC6 ). Üyeler, hem monomerik çözünür proteinler hem de klorür seçici iyon kanalları olarak işlev gördükleri integral zar proteinleri olarak bulunurlar. Bu proteinlerin, zar potansiyelinin düzenlenmesinde ve böbrekte transepitelyal iyon emiliminde ve salgılanmasında işlev gördüğü düşünülmektedir . Bunlar bir üyesi olan glutation S-transferaz üst ailesi (GST).
Yapı
Bir veya iki farazi transmembran α-sarmal segmente (TMS) sahiptirler. Sığır p64 proteini, 437 amino asil kalıntısı uzunluğundadır ve 223-239 ve 367-385 konumlarında iki varsayılan TMS'ye sahiptir. N- ve C-terminalleri sitoplazmiktir ve büyük merkezi lümen halkası glikosile edilebilir . İnsan nükleer proteini (CLIC1 veya NCC27) çok daha küçüktür (241 kalıntı) ve 30-36 pozisyonlarında yalnızca bir varsayılan TMS'ye sahiptir. p64'ün ikinci yarısına homologtur.
Yapısal çalışmalar, çözünür formda, CLIC proteinlerinin, omega sınıfı GST'lere benzer şekilde, korunmuş bir glutaredoksin monotiol motifi sergileyen aktif bir bölgeye sahip bir GST katını benimsediğini göstermiştir. Al Khamici et al. CLIC proteinlerinin glutaredoksin benzeri glutatyon bağımlı oksidoredüktaz enzimatik aktivitesine sahip olduğunu göstermiştir . CLIC 1, 2 ve 4, substrat olarak 2-hidroksietil disülfid kullanılarak tipik glutaredoksin benzeri aktivite gösterir. Bu aktivite, CLIC iyon kanalı fonksiyonunu düzenleyebilir.
taşıma reaksiyonu
Klorür kanallarını katalize ettiğine inanılan genelleştirilmiş taşıma reaksiyonu:
- Cl − (sitoplazma) → Cl − (intraorganellar boşluk)
CFTR
CFTR , ABC taşıyıcılarının üst ailesine ait bir klorür kanalıdır . Her kanalın iki transmembran alanı ve iki nükleotid bağlama alanı vardır. ATP'nin her iki nükleotid bağlanma alanına bağlanması, bu alanların birleşmesi için değişikliklere neden olur ve ayrıca iyon gözeneklerini açan değişikliklere neden olur. ATP hidrolize edildiğinde, nükleotid bağlanma alanları tekrar ayrışır ve gözenek kapanır.
Patoloji
Kistik fibroz , kromozom 7 üzerindeki CFTR genindeki mutasyonlardan kaynaklanır , en yaygın mutasyon deltaF508'dir (normal CFTR polipeptidinde 508. amino asit pozisyonunu işgal eden fenilalanin kodlayan bir kodonun silinmesi). Bu mutasyonlardan herhangi biri, proteinin uygun şekilde katlanmasını önleyebilir ve daha sonraki bozulmasını indükleyerek vücuttaki klorür kanallarının sayısında azalmaya neden olabilir. Bu, vücutta mukus birikmesine ve kronik enfeksiyonlara neden olur.
Diğer klorür kanalları ve aileleri
Referanslar
daha fazla okuma
- Schmidt-Rose T, Jentsch TJ (Ağustos 1997). "CLC-1'in tamamlayıcı parçalarından fonksiyonel voltaj kapılı klorür kanallarının yeniden oluşturulması" . Biyolojik Kimya Dergisi . 272 (33): 20515-21. doi : 10.1074/jbc.272.33.20515 . PMID 9252364 .
- Zhang J, George AL, Griggs RC, Fouad GT, Roberts J, Kwieciński H, Connolly AM, Ptácek LJ (Ekim 1996). "Dominant ve resesif miyotoni konjenita ile ilişkili insan iskelet kası klorür kanal genindeki (CLCN1) mutasyonlar". Nöroloji . 47 (4): 993–8. doi : 10.1212/wnl.47.4.993 . PMID 8857733 . S2CID 45062016 .
- Mindell JA, Maduke M (2001). "ClC klorür kanalları" . Genom Biyolojisi . 2 (2): YORUMLAR3003. doi : 10.1186/gb-2001-2-2-incelemeler3003 . PMC 138906 . PMID 11182894 .
- Singh H (Mayıs 2010). "Dimorfik Klorür Hücre İçi Kanalları (CLIC'ler) ile yirmi yıl" . FEBS Mektupları . 584 (10): 2112–21. doi : 10.1016/j.febslet.2010.03.013 . PMID 20226783 . S2CID 21056278 .
Dış bağlantılar
- ABD Ulusal Tıp Kütüphanesi Tıbbi Konu Başlıklarında (MeSH) Klorür+kanalları
- Zar aileleri/süper aile-10 - CLC klorür kanallarında UMich Proteinlerin Oryantasyonu
Bu düzenleme itibariyle , bu makale , Creative Commons Atıf- Aynı Paylaşım 3.0 Unported Lisansı altında yeniden kullanıma izin verecek şekilde lisanslanan "1.A.13 Epithelial Chloride Channel (E-ClC) Ailesi" içeriğini kullanır , ancak GFDL'nin altında . İlgili tüm terimlere uyulmalıdır. İtibariyle bu düzenleme , bu makalenin içeriği kullanır "1.A.12 Hücre içi Klorür Kanalı (CLIC) Ailesi" izin altında yeniden bir şekilde lisanslı, Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported Lisansı ancak altında, GFDL . İlgili tüm terimlere uyulmalıdır.