Kanał „CaV2.2”, jeden z zależnych od napięcia kanałów wapniowych kontrolujących napływ jonów wapnia i ulegający ekspresji na zakończeniu aksonów komórek nerwowych w celu kontrolowania produkcji neuroprzekaźników, ma kluczowe znaczenie dla przekazywania sygnału między komórkami nerwowymi. Zaburzenia psychiczne, takie jak choroba afektywna dwubiegunowa, schizofrenia, autyzm, epilepsja i przewlekły ból, powiązano z problemami z regulacją aktywności CaV2.2.
Fosfolipidy są budulcem Błona komórkowa. Powszechnie wiadomo, że fosfolipid PIP2 ma kluczowe znaczenie dla funkcjonowania zależnych od napięcia kanałów wapniowych. Jednakże dokładny mechanizm, za pomocą którego PIP2 kontroluje funkcję kanału wapniowego, nie został określony ze względu na skomplikowaną strukturę, w której związanych jest kilka podjednostek.
Zespół badawczy profesora Suh Byung-chang z Wydziału Nauk o Mózgu DGIST zidentyfikował mechanizm regulacji kanałów wapniowych, które są niezbędne do przekazywania sygnału między komórki nerwowe. Zbadali mechanizm molekularny PIP2 dotyczący aktywacji różnych receptorów i kanałów jonowych.
Naukowcy w szczególności wykazali, że wrażliwość zależnego od napięcia kanału wapniowego na PIP2 zależy od stopnia, w jakim jego podjednostka pomocnicza, znana jako jednostka 2, jest przyłączona do błony komórkowej.
Badania te posłużyły jako podstawa do niniejszego badania, którego celem było określenie podstawowego mechanizmu, za pomocą którego PIP2 reguluje aktywność CaV2.2 w różny sposób w zależności od tego, czy jednostka 2 jest fizycznie czy molekularnie połączona z błoną komórkową. Zespół badawczy wykorzystał rekombinację genetyczną do opracowania kilku modeli zmutowanych kanałów CaV2.2 i dwóch jednostek, które następnie zweryfikowano metodami elektrofizjologicznymi.
W rezultacie odkryto, że PIP2 wiąże się odpowiednio z „pętlą I-II”, z którą wiążą się jednostki β2, w kanale CaV2.2 i z „S4II”, jedną z domen wyczuwających napięcie, odpowiednio w celu regulacji aktywności kanału. Ponadto stwierdzono, że wiązanie PIP2 z pętlą I-II określa się w zależności od tego, czy jednostka β2 wiąże się z błoną komórkową, regulując w ten sposób aktywność CaV2.2.
Ponadto potwierdzono, że aktywność CaV2.2 można regulować w czasie rzeczywistym poprzez opracowanie systemu, który może sztucznie kontrolować wiązanie PIP2 z pętlą I-II CaV2.2 poprzez zastosowanie jednostki β2.
Naukowcy zauważyć, „W wyniku zidentyfikowano nowy mechanizm działania kanału CaV2.2, który odgrywa kluczową rolę w przekazywaniu sygnału między komórkami nerwowymi. Oczekuje się, że dostarczy to ważnych wskazówek dotyczących leczenia w przyszłości zaburzeń psychicznych, takich jak autyzm, choroba afektywna dwubiegunowa i schizofrenia, a także śmiertelnych chorób neurologicznych, takich jak epilepsja i przewlekły ból”.
Referencje czasopisma:
- Cheon-Gyu Park, Wookyung Yu, Byung-Chang Suh, Molekularne podstawy zależnej od PIP2 regulacji kanału CaV2.2 i jego modulacji przez podjednostki β CaV. eLife, DOI: 10.7554 / eLife.69500
