Mechanosenzitivní iontový kanál

Mechanosenzitivní kanály (MS kanály) se nacházejí v řadě tkání a organismů a jsou považovány za senzory pro řadu systémů včetně smyslů hmatu, sluchu a rovnováhy, jakož i podílí se na kardiovaskulární regulaci a osmotické homeostáze (např. žízeň). Jsou přítomny v membránách organismů ze tří oblastí života: bakterie, archea a eukarya. Mechanosenzitivní kanály byly poprvé pozorovány v kosterních svalech kuřat Falgunim Guharayem a Frederickem Sachsem v roce 1983 a výsledky byly zveřejněny v roce 1984.

Aby byl protein považován za mechanosenzitivní, musí reagovat na mechanickou deformaci membrány. Mechanické deformace mohou zahrnovat změny napětí, tloušťky nebo zakřivení membrány. Mechanosenzitivní kanály reagují na napětí membrány změnou jejich konformace mezi otevřeným a uzavřeným stavem. Jeden typ mechanicky citlivého iontového kanálu aktivuje specializované smyslové buňky, jako jsou kochleární vlasové buňky a některé dotykové smyslové neurony, v reakci na síly působící na proteiny.

U eukaryot jsou dva z nejznámějších mechanosenzitivních iontových kanálů draslíkové kanály TREK-1 a TRAAK, které se oba nacházejí v savčích neuronech.

Nedávno byla naklonována nová rodina mechanosenzitivních iontových kanálů se dvěma savčími členy, PIEZO1 a PIEZO2. Oba tyto kanály jsou exprimovány v plicích a močovém měchýři, orgánech s důležitými mechanosenzorickými funkcemi. Piezo1 je také exprimován v kůži a v červených krvinkách a jeho zisk funkčních mutací způsobuje dědičnou xerocytózu. Piezo2 je exprimován ve smyslových neuronech dorzálního kořene a trojklanných ganglií, což naznačuje, že může hrát roli při pocitu dotyku. Mutace u piezo2 jsou spojeny s lidským onemocněním s názvem Distální arthrogrypóza.

Bakteriální MS kanály jsou nejlépe studované a poskytují paradigma toho, jak protein vnímá protažení membrány. Podílejí se na osmotické homeostáze, slouží jako „nouzové uvolňovací ventily“ chránící buňku před akutním poklesem v osmotickém prostředí. Existují dvě rodiny bakteriálních MS kanálů:

Rodina MscS je mnohem větší a variabilnější co do velikosti a posloupnosti než rodina MscL. Velká část rozmanitosti proteinů MscS se vyskytuje ve velikosti transmembránových oblastí, která se pohybuje od tří do jedenácti transmembránových helic, i když tři C-koncové helice jsou zachovány.

Doporučujeme:  Hoxí geny

MscS se skládá jako homo-heptamer s válcovým tvarem a může být rozdělen na transmembránovou a extramembránovou oblast: N-terminální periplasmatickou oblast, transmembránovou oblast a C-terminální cytoplazmatickou oblast (střední a C-terminální domény). Transmembránová oblast tvoří kanál přes membránu, který se otevírá do komory uzavřené extramembránovou částí, ta se připojuje k cytoplazmě přes odlišné portály.