Канал «CaV2.2», один из потенциал-зависимых кальциевых каналов, который контролирует приток ионов кальция и экспрессируется на окончаниях аксонов нервных клеток для контроля выработки нейромедиаторов, имеет решающее значение для передачи сигналов между нервными клетками. Психические расстройства, такие как биполярное расстройство, шизофрения, аутизм, эпилепсия и хроническая боль, связаны с проблемами регуляции активности CaV2.2.
Фосфолипиды являются строительными блоками клеточная мембрана. Хорошо известно, что фосфолипид PIP2 имеет решающее значение для функции потенциалзависимых кальциевых каналов. Однако точный механизм, с помощью которого PIP2 контролирует функцию кальциевых каналов, не определен из-за сложной структуры, в которой связаны несколько субъединиц.
Исследовательская группа профессора Су Бён Чанга из Департамента наук о мозге DGIST определила механизм регуляции кальциевых каналов, которые необходимы для передачи сигналов между нервные клетки. Они изучили молекулярный механизм PIP2, касающийся активации различных рецепторов и ионных каналов.
Ученые, в частности, продемонстрировали, что чувствительность потенциалзависимого кальциевого канала к PIP2 зависит от степени, в которой его вспомогательная субъединица, известная как единица 2, прикреплена к клеточной мембране.
Эти исследования послужили основой для настоящего исследования, целью которого было определить фундаментальный механизм, с помощью которого PIP2 регулирует активность CaV2.2 по-разному в зависимости от того, связана ли единица 2 с клеточной мембраной физически или молекулярно. Исследовательская группа использовала генетическую рекомбинацию для разработки нескольких мутантных моделей каналов и двух единиц CaV2.2, которые затем были проверены электрофизиологическими методами.
В результате было обнаружено, что PIP2 связывается с «петлей I-II», с которой связываются единицы β2, в канале CaV2.2 и с «S4II», одним из потенциалчувствительных доменов, соответственно, для регулирования активности канала. Кроме того, было обнаружено, что связывание PIP2 с петлей I-II определяется в зависимости от того, связывается ли β2-единица с клеточной мембраной, регулируя тем самым активность CaV2.2.
Кроме того, было подтверждено, что активность CaV2.2 можно регулировать в режиме реального времени путем разработки системы, которая может искусственно контролировать связывание PIP2 с петлей I-II CaV2.2 путем применения единицы β2.
Ученые отметил,, «Результат выявил новый механизм действия активности канала CaV2.2, который играет жизненно важную роль в передаче сигналов между нервными клетками. Ожидается, что в будущем это даст важный ключ к лечению психических расстройств, таких как аутизм, биполярное расстройство и шизофрения, а также смертельных неврологических заболеваний, таких как эпилепсия и хронические боли».
Справочник журнала:
- Пак Чхон-Гю, Ю Укён, Су Бюнг-Чанг, Молекулярные основы PIP2-зависимой регуляции канала CaV2.2 и ее модуляции с помощью β-субъединиц CaV. eLife, DOI: 10.7554 / eLife.69500
