"CaV2.2"-kanalen, en av de spänningsberoende kalciumkanalerna som styr inflödet av kalciumjoner och uttrycks vid nervcellernas axonterminal för att styra produktionen av neurotransmittorer, är avgörande för signalöverföringen mellan nervceller. Psykiska störningar som bipolär sjukdom, schizofreni, autism, epilepsi och kronisk smärta har kopplats till problem med CaV2.2-aktivitetsreglering.
Fosfolipider är byggstenarna i cellmembranet. Det är väl etablerat att fosfolipiden PIP2 är avgörande för funktionen hos spänningsberoende kalciumkanaler. Den exakta mekanismen genom vilken PIP2 kontrollerar kalciumkanalfunktionen har dock inte fastställts på grund av den invecklade strukturen i vilken flera subenheter är bundna.
Professor Suh Byung-changs forskargrupp vid institutionen för hjärnvetenskap, DGIST, identifierade regleringsmekanismen för kalciumkanaler, som är väsentliga för signalöverföring mellan nervceller. De studerade den molekylära mekanismen för PIP2 angående aktivering av olika receptorer och jonkanaler.
Särskilt forskare har visat att den spänningsberoende kalciumkanalens känslighet för PIP2 beror på i vilken grad dess hjälpsubenhet, känd som 2-enheten, är fäst vid cellmembranet.
Dessa undersökningar fungerade som grunden för denna studie, som försökte bestämma den grundläggande mekanismen genom vilken PIP2 reglerar CaV2.2-aktivitet på olika sätt beroende på om 2-enheten är fysiskt eller molekylärt kopplad till cellmembranet. Forskargruppen använde genetisk rekombination för att utveckla flera mutantmodeller av CaV2.2-kanaler och två enheter, som sedan verifierades med elektrofysiologiska metoder.
Som ett resultat fann man att PIP2 binder till "I-II-loopen", till vilken β2-enheter binder, i CaV2.2-kanalen och till "S4II", en av de spänningsavkännande domänerna, för att reglera aktiviteten. av kanalen. Dessutom fann man att bindningen av PIP2 till I-II-slingan bestäms beroende på om β2-enheten binder till cellmembranet och därigenom reglerar aktiviteten av CaV2.2.
Vidare bekräftades det att CaV2.2-aktivitet kunde regleras i realtid genom att utveckla ett system som artificiellt kan kontrollera bindningen av PIP2 till I-II-slingan av CaV2.2 genom att applicera β2-enhet.
Forskare noterade, "Resultatet identifierade en ny handlingsmekanism för CaV2.2-kanalaktivitet, som spelar en viktig roll i signalöverföringen mellan nervceller. Det förväntas ge en viktig ledtråd till behandlingen av psykiska störningar, såsom autism, bipolär sjukdom och schizofreni, och av dödliga neurologiska sjukdomar, såsom epilepsi och kronisk smärta i framtiden."
Tidskriftsreferens:
- Cheon-Gyu Park, Wookyung Yu, Byung-Chang Suh, Molekylär grund för den PIP2-beroende regleringen av CaV2.2-kanalen och dess modulering av CaV β-subenheter. Elife. DOI: 10.7554 / eLife.69500
