Механочувствительный канал малой проводимости - Small-conductance mechanosensitive channel

MS_channel
Идентификаторы
СимволMS_channel
PfamPF00924
ИнтерПроIPR006685
PROSITEPDOC00959
SCOP21 м x м / Объем / СУПФАМ
TCDB1.A.23
OPM суперсемейство11
Белок OPM5aji

Члены Семейство механочувствительных ионных каналов с малой проводимостью (MscS) обеспечить защиту от гипоосмотический шок у бактерий, реагирующих как на растяжение клеточная мембрана и чтобы мембрана деполяризация. У эукариот они выполняют множество важных функций в дополнение к осморегуляция.[1] Они присутствуют в мембраны организмов из трех домены жизни: бактерии, археи, грибы и растения.[2][3]

Структура

Существует два семейства механочувствительных (МС) каналов: каналы МС с большой проводимостью (MscL) и каналы МС малой проводимости (MscS или YGGB). Семейство MscS намного больше и разнообразнее по размеру и последовательность чем семья MscL. Гомологи семейства MscS различаются по длине от 248 до 1120 аминоацильных остатков и по топологии, но гомологичный регион общий для большинства из них составляет всего 200-250 остатков, демонстрируя 4-5 трансмембранный регионы (ТМС).[4] Большая часть разнообразия в MscS белки встречается в количестве ТМС, которое колеблется от трех до одиннадцати ТМС, хотя три С-концевых спирали находятся консервированный.

Кристаллические структуры кишечная палочка Доступны MscS в открытой и закрытой конформациях.[5] Кишечная палочка MscS складки как гомогептамер цилиндрической формы и может быть разделен на трансмембранные и внемембранные области: N-концевой периплазматический регион, а трансмембранный регион и C-терминал цитоплазматический область (средний и С-концевой домены). Трансмембранная область образует канал через мембрана который открывается в камеру, окруженную внемембранной частью, последняя соединяется с цитоплазмой через отдельные порталы.[6]

Функция

Каналы MS функционируют как электромеханические переключатели с возможностью определения физического состояния липидные бислои. Взаимодействия с липидами мембран ответственны за восприятие механической силы для большинства известных каналов МС.[1] Считается, что в бактериальных и животных системах ионные каналы MS опосредуют восприятие давления, прикосновения и звука. С многочисленными членами, теперь охарактеризованными электрофизиологически, эти каналы демонстрируют широту ионной селективности как в отношении анион-селективных, так и катион-селективных членов. Селективность этих каналов может быть относительно слабой по сравнению с стробированные каналы. Кроме того, некоторые каналы MscS могут работать в аминокислота отток Ca2+ регулирование и деление клеток.[7]

Транспортная реакция

Обобщенная транспортная реакция, предложенная для каналов MscS:

Осмолиты (вход) и ионы (вход) ⇌ осмолиты (выход) и ионы (выход)

Механизм

Применение пика отрицательного давления к участку, вырезанному из Кишечная палочка гигант сферопласт дает небольшую проводимость (MscS; ~ 1 нСм в 400 мМ соли) с устойчивым открытым состоянием и большую проводимость (MscL; ~ 3 нСм) с более быстрой кинетикой, активируемой при более высоком давлении. Сообщалось, что MscS проявляет слабое анионное предпочтение и зависимость от напряжения, имеющую тенденцию открываться при деполяризации. Активация интеркалирующими мембранами амфипатическими соединениями указывает на то, что канал MscS чувствителен к механическим возмущениям в липидном бислое.[5]

Чувствительность к изменениям натяжения можно объяснить гидрофобной связью между мембраной и ТМС канала. В MscS и YnaI были обнаружены карманы между TMS, заполненные липидами. Меньше липиды присутствуют в открытом состоянии MscS, чем в закрытом. Таким образом, исключение липидных жирных ацильных цепей из этих карманов, как следствие повышенного напряжения, может запускать стробирование. Точно так же в канале TRAAK эукариотического MS было обнаружено, что липидная цепь блокирует проводящий путь в закрытом состоянии.[1]

Рекомендации

  1. ^ а б c Расмуссен, Тим (2016-08-15). «Как механочувствительные каналы чувствуют натяжение мембраны?». Сделки Биохимического Общества. 44 (4): 1019–1025. Дои:10.1042 / BST20160018. ISSN  1470-8752. PMID  27528747.
  2. ^ Pivetti CD, Yen MR, Miller S, Busch W., Tseng YH, Booth IR, Saier MH (март 2003 г.). «Два семейства белков механочувствительных каналов». Microbiol. Мол. Биол. Rev. 67 (1): 66–85, содержание. Дои:10.1128 / MMBR.67.1.66-85.2003. ЧВК  150521. PMID  12626684.
  3. ^ Уилсон, Маргарет Э .; Максаев Григорий; Хасуэлл, Элизабет С. (27 августа 2013 г.). «MscS-подобные механочувствительные каналы в растениях и микробах». Биохимия. 52 (34): 5708–5722. Дои:10.1021 / bi400804z. ISSN  1520-4995. ЧВК  3791886. PMID  23947546.
  4. ^ Миллер, Саманта; Эдвардс, Мишель Д .; Оздемир, Кафер; Бут, Ян Р. (22 августа 2003 г.). «Закрытая структура механочувствительного канала MscS. Сшивка одиночных мутантов цистеина». Журнал биологической химии. 278 (34): 32246–32250. Дои:10.1074 / jbc.M303188200. ISSN  0021-9258. PMID  12767977.
  5. ^ а б Кунг, Цзин; Мартинац, Борис; Сухарев, Сергей (01.01.2010). «Механочувствительные каналы в микробах». Ежегодный обзор микробиологии. 64: 313–329. Дои:10.1146 / annurev.micro.112408.134106. ISSN  1545-3251. PMID  20825352.
  6. ^ Bass RB, Strop P, Barclay M, Rees DC (ноябрь 2002 г.). «Кристаллическая структура Escherichia coli MscS, канал с модуляцией напряжения и механочувствительный канал» (PDF). Наука. 298 (5598): 1582–7. Bibcode:2002Научный ... 298.1582B. Дои:10.1126 / science.1077945. PMID  12446901. S2CID  15945269.
  7. ^ Cox, C.D .; Nakayama, Y .; Nomura, T .; Мартинак, Б. (01.01.2015). «Эволюционное« возня »с MscS-подобными каналами: создание структурного и функционального разнообразия». Архив Пфлюгера: Европейский журнал физиологии. 467 (1): 3–13. Дои:10.1007 / s00424-014-1522-2. ISSN  1432-2013. PMID  24819593. S2CID  17422930.
Эта статья включает текст из общественного достояния Pfam и ИнтерПро: IPR006685

По состоянию на это редактирование, в этой статье используется контент из «1.A.23 Семейство механочувствительных ионных каналов с малой проводимостью (MscS)», который лицензирован таким образом, чтобы разрешить повторное использование в соответствии с Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Непортированная лицензия, но не под GFDL. Все соответствующие условия должны быть соблюдены.