"CaV2.2"-kanalen, en av de spenningsavhengige kalsiumkanalene som kontrollerer tilstrømningen av kalsiumioner og uttrykkes ved aksonterminalen til nerveceller for å kontrollere nevrotransmitterproduksjonen, er avgjørende for signaloverføring mellom nerveceller. Psykiske lidelser som bipolar lidelse, schizofreni, autisme, epilepsi og kronisk smerte har vært knyttet til problemer med CaV2.2 aktivitetsregulering.
Fosfolipider er byggesteinene i cellemembran. Det er godt etablert at fosfolipidet PIP2 er avgjørende for funksjonen til spenningsavhengige kalsiumkanaler. Imidlertid er den nøyaktige mekanismen som PIP2 kontrollerer kalsiumkanalfunksjonen ikke bestemt på grunn av den intrikate strukturen der flere underenheter er bundet.
Professor Suh Byung-changs forskerteam ved Institutt for hjernevitenskap, DGIST, identifiserte reguleringsmekanismen til kalsiumkanaler, som er avgjørende for signaloverføring mellom kl. nerveceller. De studerte den molekylære mekanismen til PIP2 angående aktivering av forskjellige reseptorer og ionekanaler.
Spesielt forskere har vist at den spenningsavhengige kalsiumkanalens følsomhet for PIP2 avhenger av i hvilken grad dens hjelpesubenhet, kjent som 2-enheten, er festet til cellemembranen.
Disse undersøkelsene fungerte som grunnlaget for denne studien, som forsøkte å bestemme den grunnleggende mekanismen som PIP2 regulerer CaV2.2-aktivitet forskjellig avhengig av om 2-enheten er fysisk eller molekylært knyttet til cellemembranen. Forskerteamet brukte genetisk rekombinasjon for å utvikle flere mutante modeller av CaV2.2-kanaler og to enheter, som deretter ble verifisert med elektrofysiologiske metoder.
Som et resultat ble det funnet at PIP2 binder seg til 'I-II-løkken' som β2-enheter binder seg til, i henholdsvis CaV2.2-kanalen og til 'S4II', et av spenningsfølende domenene, for å regulere aktiviteten av kanalen. I tillegg ble det funnet at bindingen av PIP2 til I-II-løkken bestemmes avhengig av om β2-enheten binder seg til cellemembranen, og derved regulerer aktiviteten til CaV2.2.
Videre ble det bekreftet at CaV2.2-aktivitet kunne reguleres i sanntid ved å utvikle et system som kunstig kan kontrollere bindingen av PIP2 til I-II-løkken til CaV2.2 ved å bruke β2-enhet.
Forskere bemerket, "Resultatet identifiserte en ny handlingsmekanisme for CaV2.2-kanalaktivitet, som spiller en viktig rolle i signaloverføring mellom nerveceller. Det forventes å gi en viktig ledetråd til behandling av psykiske lidelser, som autisme, bipolar lidelse og schizofreni, og dødelige nevrologiske sykdommer, som epilepsi og kroniske smerter i fremtiden."
Tidsreferanse:
- Cheon-Gyu Park, Wookyung Yu, Byung-Chang Suh, Molekylær basis for den PIP2-avhengige reguleringen av CaV2.2-kanalen og dens modulering av CaV β-underenheter. eLife. GJØR JEG: 10.7554 / eLife.69500
