Το κανάλι «CaV2.2», ένα από τα εξαρτώμενα από την τάση κανάλια ασβεστίου που ελέγχουν την εισροή ιόντων ασβεστίου και εκφράζεται στο άκρο του άξονα των νευρικών κυττάρων για τον έλεγχο της παραγωγής νευροδιαβιβαστών, είναι ζωτικής σημασίας για τη μετάδοση σήματος μεταξύ των νευρικών κυττάρων. Ψυχικές διαταραχές όπως η διπολική διαταραχή, η σχιζοφρένεια, ο αυτισμός, η επιληψία και ο χρόνιος πόνος έχουν συνδεθεί με ζητήματα με τη ρύθμιση της δραστηριότητας του CaV2.2.
Τα φωσφολιπίδια είναι τα δομικά στοιχεία του κυτταρική μεμβράνη. Είναι καλά τεκμηριωμένο ότι το φωσφολιπίδιο PIP2 είναι ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία των εξαρτώμενων από την τάση καναλιών ασβεστίου. Ωστόσο, ο ακριβής μηχανισμός με τον οποίο το PIP2 ελέγχει τη λειτουργία του διαύλου ασβεστίου δεν έχει προσδιοριστεί λόγω της περίπλοκης δομής στην οποία συνδέονται πολλές υπομονάδες.
Η ερευνητική ομάδα του καθηγητή Suh Byung-chang στο Τμήμα Επιστημών του Εγκεφάλου, DGIST, εντόπισε τον μηχανισμό ρύθμισης των καναλιών ασβεστίου, τα οποία είναι απαραίτητα για τη μετάδοση σήματος μεταξύ νευρικά κύτταρα. Μελέτησαν τον μοριακό μηχανισμό του PIP2 που αφορά την ενεργοποίηση διαφόρων υποδοχέων και διαύλων ιόντων.
Οι επιστήμονες, ειδικότερα, έχουν αποδείξει ότι η ευαισθησία του εξαρτώμενου από την τάση καναλιού ασβεστίου στο PIP2 εξαρτάται από τον βαθμό στον οποίο η βοηθητική του υπομονάδα, γνωστή ως μονάδα 2, είναι συνδεδεμένη με την κυτταρική μεμβράνη.
Αυτές οι έρευνες χρησίμευσαν ως το θεμέλιο για αυτήν τη μελέτη, η οποία προσπάθησε να προσδιορίσει τον θεμελιώδη μηχανισμό με τον οποίο το PIP2 ρυθμίζει τη δραστηριότητα του CaV2.2 διαφορετικά ανάλογα με το αν η 2 μονάδα είναι φυσικά ή μοριακά συνδεδεμένη με την κυτταρική μεμβράνη. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε γενετικό ανασυνδυασμό για να αναπτύξει πολλά μεταλλαγμένα μοντέλα καναλιών CaV2.2 και δύο μονάδων, τα οποία στη συνέχεια επαληθεύτηκαν με ηλεκτροφυσιολογικές μεθόδους.
Ως αποτέλεσμα, βρέθηκε ότι το PIP2 συνδέεται με τον βρόχο «I-II», στον οποίο συνδέονται οι μονάδες β2, στο κανάλι CaV2.2 και στο «S4II», ένα από τα πεδία ανίχνευσης τάσης, αντίστοιχα, για να ρυθμίσει τη δραστηριότητα του καναλιού. Επιπλέον, βρέθηκε ότι η σύνδεση του PIP2 στον βρόχο I-II προσδιορίζεται ανάλογα με το εάν η μονάδα β2 συνδέεται με την κυτταρική μεμβράνη, ρυθμίζοντας έτσι τη δραστηριότητα του CaV2.2.
Επιπλέον, επιβεβαιώθηκε ότι η δραστηριότητα του CaV2.2 θα μπορούσε να ρυθμιστεί σε πραγματικό χρόνο αναπτύσσοντας ένα σύστημα που μπορεί να ελέγχει τεχνητά τη σύνδεση του PIP2 στον βρόχο I-II του CaV2.2 εφαρμόζοντας μονάδα β2.
Επιστήμονες Σημειώνεται, «Το αποτέλεσμα εντόπισε έναν νέο μηχανισμό δράσης για τη δραστηριότητα του καναλιού CaV2.2, ο οποίος παίζει ζωτικό ρόλο στη μετάδοση σήματος μεταξύ των νευρικών κυττάρων. Αναμένεται να παρέχει μια σημαντική ένδειξη για τη θεραπεία ψυχικών διαταραχών, όπως ο αυτισμός, η διπολική διαταραχή και η σχιζοφρένεια, και θανατηφόρων νευρολογικών παθήσεων, όπως η επιληψία και ο χρόνιος πόνος στο μέλλον».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Cheon-Gyu Park, Wookyung Yu, Byung-Chang Suh, Μοριακή βάση της εξαρτώμενης από το PIP2 ρύθμισης του καναλιού CaV2.2 και της διαμόρφωσης του από υπομονάδες CaV β. eLifeΕ DOI: 10.7554/eLife.69500
