Kloridcsatornák | Anne Marie

Áttekintés: A Kloridcsatornák az anionszelektív csatornák funkcionálisan és szerkezetileg sokszínű csoportja, amelyek olyan folyamatokban vesznek részt, mint a neuronok, a csontváz, a szív és a simaizom ingerlékenységének szabályozása, a sejttérfogat szabályozása, a transzepitheliális sószállítás, a belső és extracelluláris rekeszek savanyítása, a sejtciklus és az apoptózis (Nilius and Droogmans, 2003). A transzmitter-kapuzott GABA és glicin receptorok kivételével (lásd külön táblázatokat) a jól jellemzett kloridcsatornák a feszültségérzékeny ClC alcsalád bizonyos tagjaiként, a kalciummal aktivált csatornákként, a magas (maxi) vezetőképességű csatornákként, a cisztás fibrózis transzmembrán vezetőképesség-szabályozó (CFTR) és a térfogat-szabályozott csatornákként osztályozhatók (Verkman and Galietta, 2009). Nincs hivatalos ajánlás A kloridcsatornák osztályozására vonatkozóan. Az emlős szövetekből klónozott vagy azon belül jellemzett funkcionális kloridcsatornák fel vannak sorolva.

ClC-család: az emlős ClC-család (nilius and Droogmans, 2003; Chen, 2005; Dutzler, 2007; Jentsch, 2008) kilenc tagot tartalmaz, amelyek három csoportba sorolhatók; ClC-1, ClC-2, hClC-Ka (rClC-K1) és hClC-Kb (rClC-K2); ClC-3-ClC-5, és ClC-Ka 6 és -7. A ClC-1 és a ClC-2 plazmamembrán-klorid csatornák, csakúgy, mint a ClC-Ka és a ClC-Kb (nagyrészt a vesében expresszálódik), amikor a barttin-nal (ENSG00000162399), egy 320 aminosav 2TM fehérjével (est Xhamvez et al., 2001). A CIC-3, ClC-4 és ClC-5 lokalizációja valószínűleg túlnyomórészt intracelluláris, és a legújabb jelentések azt mutatják, hogy a ClC-4, ClC-5 és ClC-7 (és következtetésként ClC-3 és ClC-6) CL-/H+ antiporterként működnek, nem pedig klasszikus CL – csatornákként (Picollo and Pusch, 2005; Scheel et al., 2005; Graves et al., 2008; Miller áttekintette, 2006; Pusch et al., 2006). Intracelluláris lokalizációt igazoltak a ClC-6 és ClC-7 esetében (Jentsch, 2008). Az alternatív illesztés növeli a strukturális sokféleséget a ClC családon belül. Két bakteriális ClC csatorna kristályszerkezetét leírták (Dutzler et al., 2002). Minden ClC alegység, amelynek komplex topológiája 18 intramembrán szegmensből áll, egyetlen pórussal járul hozzá egy dimer ‘kettős csövű’ ClC csatornához, amely két egymástól függetlenül zárt pórust tartalmaz, megerősítve a korábbi funkcionális és strukturális vizsgálatok előrejelzéseit (Chen, 2005; Pusch et al., 2006; Dutzler, 2007; Jentsch, 2008). A ClC-4, ClC-5 és ClC-7 esetében a prokarióta ClC homológ (ClC-ec1) inkább h+/Cl – antiporter, mint ioncsatorna (Accardi and Miller, 2004).

a ClC csatornák a CL- > Br- > I – permeabilitási szekvenciát mutatják (fiziológiai pH-n); a ClC – 3 I – > Cl-re is hivatkoztak. A ClC-1 jelentős nyitási valószínűséggel rendelkezik nyugalmi membránpotenciálnál, amely a vázizomban nyugalmi membránvezetőképesség 75% – át teszi ki, és fontos a membránpotenciál stabilizálásához. Az S-(-)CPP, az A-9-C és a nifluminsav intracellulárisan hat, és erősen feszültségfüggő blokkot mutat, erős gátlással negatív feszültségeknél és a blokk megkönnyebbülésével depolarizált potenciáloknál (Liantonio et al., 2007-ben Pusch et al., 2002). A ClC-2 gátlása a GaTx2 peptid által, a Leiurus quinquestriatus herbareus méregből valószínűleg a csatorna kapuzásának gátlása révén következik be, nem pedig a közvetlen nyitott csatorna blokádjával (Thompson et al., 2009). Bár a ClC-2 sejtduzzanattal aktiválható, nem felel meg a térfogat-szabályozott anioncsatornának (VRAC) (lásd alább). A ClC-2 Alternatív lehetséges fiziológiai funkcióit Planells-Cases and Jentsch (2009) vizsgálja felül. Az emberi ClC-Ka és a ClC-Kb funkcionális expressziója barttin jelenlétét igényli (est ..vez et al., 2001; Scholl et al., 2006). A CLC-Ka rágcsáló homológja (ClC-K1) korlátozott expressziót mutat homomerként, de funkcióját fokozza barttin, amely növeli mind a csatornanyitás valószínűségét a potenciálok fiziológiai tartományában, mind az egycsatornás vezetőképességet (est Xhamvez et al., 2001; Scholl et al., 2006). A ClC-Ka körülbelül ötszörösére-hatszorosára érzékenyebb a 3-fenil-CPP és a did-ek blokkolására, mint a ClC-Kb, míg az újonnan szintetizált benzofurán-származékok mindkét CLC-K izoformán ugyanazt a blokkoló affinitást mutatták (<10 MHz) (Liantonio et al., 2008). A ClC-3 Biofizikai és farmakológiai tulajdonságai, valamint a fehérje és az endogén VRAC kapcsolata (lásd Guan et al. 2006; Alekov és Fahlke, 2008) vitatottak és tovább bonyolultak az a lehetőség, hogy a ClC-3 cl-/H+ hőcserélőként és ioncsatornaként is működhet (Picollo and Pusch, 2005; Wang et al., 2006; Alekov és Fahlke, 2008). A táblázatba foglalt funkcionális tulajdonságok leginkább megfelelnek a ClC-3, ClC-4 és ClC-5 közötti szoros szerkezeti kapcsolatnak. A heterológ expresszált ClC-3 aktiválása sejtduzzanattal a hipotóniás oldatokra adott válaszként vitatott, csakúgy, mint szabályozásának számos más aspektusa. A CIC-4 két szállítási módban működhet: egy csúszás mód, amelyben ioncsatornaként viselkedik, és egy hőcserélő mód, amelyben az Egységes szállítási sebesség 10-szer alacsonyabb (Alekov and Fahlke, 2009). A ClC-7 társul egy folytonos alegységhez, az Ostm1-hez, amely növeli az előbbi stabilitását (Lange et al., 2006).

CFTR: a CFTR, egy 12TM, ABC típusú fehérje, egy cAMP által szabályozott hámsejt membrán Cl-csatorna, amely részt vesz a normál folyadék transzportban a különböző hámsejteken. A CFTR leggyakoribb mutációja (azaz a deléciós Mutáns, A KB 508) a CFTR károsodását eredményezi, és csökkenti annak beépülését a plazmamembránba, ami cisztás fibrózist okoz. A PLAZMAMEMBRÁNRA irányuló forgalmat bonyolító, a 608 mutációt hordozó csatornák kapuzási hibákat mutatnak. Amellett, hogy önmagában anioncsatornaként működik, a CFTR számos más vezetőképesség szabályozójaként is működhet, beleértve az epitheliális Na csatorna (ENaC), a kalcium-aktivált klorid csatorna (cacc) és a VRAC gátlását, a kifelé egyenesítő klorid csatorna (ORCC) aktiválását és a vese külső medulláris káliumcsatorna (ROMK2) szulfonilurea érzékenységének fokozását (Nilius and Droogmans, 2003). A CFTR szabályozza a TRPV4-et is, amely biztosítja a Ca2+ jelet a szabályozási térfogatcsökkenéshez (RVD) a légúti hámban (Arniges et al., 2004). A CFTR és az SLC26A3 (DRA) és az SLC26A6 (PAT1) klorid-hidrogén-karbonát-cserélők aktivitását kölcsönösen fokozza a CFTR szabályozó (R) doménje és az SCL26 transzporterek STAS doménje közötti fizikai kapcsolat, ezt a hatást elősegíti a CFTR R doménjének PKA által közvetített foszforilezése (Ko et al., 2004).

azok a korrektor vegyületek, amelyek elősegítik az a-508CFTR összehajtását, hogy növeljék az expresszált és potenciálisan a sejtfelszínre szállított fehérje mennyiségét, a VX-532 (amely szintén potenciátor), a Corr-3a és a Corr-4a . A CFTR gátlása a GaTx1 peptid intracelluláris alkalmazásával, a Leiurus quinquestriatus herbareus méregből, előnyösen a csatorna zárt állapotában fordul elő (Fuller et al., 2007). A CFTR két citoplazmatikus nukleotidkötő domént (NBD) tartalmaz, amelyek megkötik az ATP-t. Feltételezzük, hogy egyetlen nyitott záró ciklus magában foglalja, sorrendben: az ATP kötődése az N-terminális NBD1-nél, az ATP kötődése az Nbd2 C-terminálishoz, ami a nyitott állapothoz kapcsolódó intramolekuláris nbd1-NBD2 dimer kialakulásához vezet, majd az ezt követő ATP hidrolízis az NBD2-nél megkönnyíti a dimer disszociációját és a csatorna záródását, valamint egy új kapuzási ciklus megindítását (Aleksandrov et al., 2007; Muallem és Vergani, 2009). A PKA foszforilezése a citoplazmatikus szabályozó (R) doménen belüli helyeken megkönnyíti a két NBD domén kölcsönhatását. A PKC (és a guanilin-stimulált cGMP képződésen keresztül a bélhámsejteken belüli PKGII) pozitívan szabályozza a CFTR aktivitást.

kalcium-aktivált kloridcsatorna: az intracelluláris kalcium (CaCC) által aktivált Kloridcsatornák széles körben expresszálódnak gerjeszthető és nem gerjeszthető sejtekben, ahol különböző funkciókat látnak el (Hartzell et al., 2005). A cacc molekuláris jellege nem tisztázott, mivel mind a CLCA géneket, mind a legjobb géneket valószínű jelöltnek tekintették (Loewen and Forsythe, 2005; Hartzell et al., 2008). Ma már elfogadott tény, hogy a CLCA expressziós termékek önmagukban valószínűleg nem képeznek csatornákat, és valószínűleg sejtadhéziós fehérjékként működnek, vagy szekretálódnak (Patel et al., 2009). A hbest1-4 gének által kódolt bestrofinok topológiája jobban megfelel az ioncsatornáknak (lásd Hartzell et al., 2008) és kloridcsatornákat képeznek, amelyeket a Ca2+ fiziológiai koncentrációja aktivál, de hogy ez az aktiváció közvetlen-e, nem ismert (Hartzell et al., 2008). A legjobb túlexpresszió által generált áramok azonban nem hasonlítanak a natív CaCC áramokra. Nemrégiben egy új géncsaládot, a TMEM16-ot (anoktamin-1) azonosítottak, amely Ca2+ – aktivált Cl-áramokat termel kinetikával hasonló a különböző sejttípusokból rögzített natív CaCC-áramokhoz (Caputo et al., 2008; Schroeder et al., 2008; Yang et al., 2008; Pifferi et al., 2009; Rock et al., 2009). A TMEM16 kiesése megszünteti a CaCC-t több hámszövetben (Yang et al., 2008)

az ICl(Ca) Nifluminsav, DIDS és 9-AC blokádja feszültségfüggő, míg az NPPB blokkja feszültségfüggetlen (Hartzell et al., 2005). Az extracelluláris nifluminsav, a DCDPC és az A-9-C (de nem a DIDS) komplex hatást fejt ki az ICl-re(Ca) a vaszkuláris simaizomban, fokozva és gátolva a befelé és kifelé irányított áramokat az i-től függő módon (lásd Leblanc et al., 2005 összefoglaló). Jelentős kereszteződés a farmakológiában nagy vezetőképességű Ca2 + – aktivált K + csatornákkal is létezik (lásd Greenwood and Leblanc, 2007 áttekintéshez). A közelmúltban két új vegyületet, a CaCCinh-A01-et és a CaCCinh-B01-et azonosítottak a cacc blokkolójaként a T84 humán bélhámsejtekben (lásd De La Fuente et al., 2008 a struktúrákról). CaMKII modulálja CaCC egy szövet-függő módon (felül Hartzell et al., 2005; Leblanc et al., 2005). A CaMKII inhibitorok blokkolják az ICl(Ca) aktiválódását a T84 sejtekben, de nincs hatásuk a parotid acinaris sejtekben. A trachealis és az artériás simaizomsejtekben, de a portális vénás myocytákban nem, a CaMKII gátlása csökkenti az ICl(Ca) inaktivációját. Az intracelluláris Ins (3,4,5,6) P4 a CA által aktivált cacc csatornák endogén negatív szabályozójaként működhet2+, vagy CaMKII. A simaizom CaCC-t szintén pozitívan szabályozza Ca2+ – függő foszfatáz, kalcineurin (lásd Leblanc et al., 2005 összefoglaló).

Maxi-klorid csatorna: a Maxi CL-csatornák nagy vezetőképességű, anionszelektív csatornák, kezdetben a vázizomban jellemzett csatornák, majd számos sejttípusban megtalálhatók, beleértve a neuronokat, a glia-t, a szívizomot, a limfocitákat, a kiválasztó és abszorbeáló hámsejteket, a vese makula densa sejtjeit és a humán placenta syncytiotrophoblastokat (Sabirov and Okada, 2009). A maxi CL – csatorna fiziológiai jelentősége bizonytalan, de a sejttérfogatszabályozásban és az apoptózisban betöltött szerepekről számoltak be. A bizonyítékok arra utalnak, hogy a maxi CL – csatornák vezető szerepet játszanak az ATP duzzanat által kiváltott felszabadulásában az egér emlő C127i sejtjeiből, ami fontos lehet az autokrin és a parakrin purinok általi jelátvitelében (Sabirov et al., 2001; Dutta et al., 2002). Egy hasonló csatorna közvetíti az ATP felszabadulását a macula densa sejtekből a Henle hurokjának vastag emelkedésén belül, válaszul a luminalis NaCl koncentráció változásaira (Bell et al., 2003). Az emberi nagy vezetőképességű Cl-csatornák (TTYH1 – 3) családját, amelyek hasonlítanak a Maxi CL-csatornákra, klónozták (Suzuki and Mizuno, 2004), de alternatív megoldásként a Maxi Cl – csatornákat is javasolták, hogy megfeleljenek a feszültségfüggő anioncsatornának, a vdac – nak, amelyet a plazmamembránon fejeznek ki (Bahamonde et al., 2003; Okada et al., 2004).

az eltérő Ionos körülmények hozzájárulhatnak a szakirodalomban közölt változó becslésekhez. Az arachinonsav (és a cisz-telítetlen zsírsavak) gátlása feszültségfüggetlen, intracelluláris helyen megy végbe, és magában foglalja mind a csatorna leállítását (Kd= 4-5!), mind pedig a (KD= 13-14. A csatorna aktivitásának blokkolása a SITS, a DIDS, a Gd3+ és az arachidonsav által párhuzamos az ATP duzzanat által kiváltott csökkent felszabadulásával (Sabirov et al., 2001); (Dutta et al., 2002). A csatorna antiösztrogének általi aktiválása a teljes sejtfelvételekben intracelluláris nukleotidok jelenlétét igényli, és ezt megelőzi a 17-es előkezelés-ösztradiol, dibutril cAMP, vagy intracelluláris dialízis GDP-vel (Diaz et al., 2001). A tamoxifen általi aktiválást az okadainsav alacsony koncentrációja gátolja, ami arra utal, hogy a protein foszfatáz PP2A defoszforilációs eseménye bekövetkezik az aktiválási útvonalon (Diaz et al., 2001). Ezzel szemben úgy tűnik, hogy 17 6-ösztradiol és tamoxifen közvetlenül gátolja az emberi placenta Maxi CL csatornáját, amelyet óriási liposzómákba rekonstruáltak és kivágott tapaszokban rögzítettek (Riquelme, 2009).

térfogat-szabályozott kloridcsatornák: a térfogat-aktivált kloridcsatornák (más néven VSOAC, térfogat-érzékeny szerves ozmolit/anioncsatorna; VRC, térfogat-szabályozott csatorna és VSOR, térfogat-tágulást érzékelő kifelé egyenirányító anioncsatorna) részt vesznek az RVD-ben a sejtduzzanatra adott válaszként. A VRAC számos más folyamatban is fontos lehet, beleértve a membrán excitabilitás szabályozását, a transzcelluláris Cl-transzportot, az angiogenezist, a sejtproliferációt, a nekrózist, az apoptózist és az asztrocitákból származó glutamát felszabadulást (Nilius and Droogmans, 2003; Mulligan and MacVicar, 2006; Okada et al., 2009). A VRAC nem lehet egyetlen entitás, hanem számos különböző csatornát képviselhet, amelyek változó mértékben expresszálódnak a különböző szövetekben, és amelyeket a sejtek duzzanata különbözőképpen aktivál. A ClC-3 expressziós termékek mellett (lásd fent) számos korábbi VRAC jelölt, köztük az MDR1 P-glikoprotein, az Icln, a Band 3 anioncserélő és a foszfolemman szintén nem tekinthető valószínűnek, hogy betölti ezt a funkciót (lásd d ‘ Anglemont de Tassigny et al., 2003; Nilius and Droogmans, 2003; Sardini et al., 2003).

a monovalens anionok vezetése mellett számos sejttípusban a vrac hipotóniás ingerrel történő aktiválása lehetővé teszi a szerves ozmoliták, például aminosavak és poliolok kiáramlását, amelyek hozzájárulhatnak az RVD-hez.

Egyéb kloridcsatornák: néhány intracelluláris kloridcsatornán kívül, amelyeket itt nem veszünk figyelembe, funkcionálisan leírták a felsoroltaktól eltérő plazmamembrán csatornákat is. Sok sejt és szövet tartalmaz ORCC-t, amely megfelelhet az izotóniás körülmények között aktív VRAC-nak. Egy cAMP-aktivált Cl-csatornát írtak le, amely nem felel meg a CFTR-nek a bél Paneth sejtjeiben (Tsumura et al., 1998). A cGMP által aktivált CL csatornát, amely a megemelkedett intracelluláris CA-tól függ2 + különféle vaszkuláris simaizomsejt-típusokban rögzítették, amelynek farmakológiája nagyon különbözik a ‘hagyományos’ CaCC-től (lásd Matchkov et al., 2004; Piper and Large, 2004). Egy protonaktivált, kifelé egyenirányító anioncsatornát is leírtak (Lambert and Oberwinkler, 2005).