Klorid kanaler | Anne Marie

Oversikt: Klorid kanaler er en funksjonelt og strukturelt mangfoldig gruppe av anion-selektive kanaler som er involvert i prosesser, inkludert regulering av eksitabilitet av neuroner, skjelett, hjerte og glatt muskulatur, celle volum regulering, transepitelial salt transport, forsuring av indre og ekstracellulære rom, cellesyklusen og apoptose (anmeldt Av Nilius Og Droogmans, 2003). Unntatt de transmitterstyrte GABA-og glysinreseptorene (se separate tabeller), kan godt karakteriserte kloridkanaler klassifiseres som visse medlemmer av den spenningsfølsomme ClC-underfamilien, kalsiumaktiverte kanaler, høy-(maxi) konduktanskanaler, CFTR-regulatoren for cystisk fibrose transmembrankonduktans (Cftr) og volumregulerte kanaler (Verkman and Galietta, 2009). Det finnes ingen offisiell anbefaling om klassifisering av kloridkanaler. Funksjonelle kloridkanaler som har blitt klonet fra, eller karakterisert innenfor, pattedyrvev er oppført.

clc-familien: pattedyrfamilien ClC (gjennomgått Av Nilius og Droogmans, 2003; Chen, 2005; Dutzler, 2007; Jentsch, 2008) inneholder ni medlemmer som faller inn i tre grupper; ClC-1, ClC-2, hClC-Ka (rClC-K1) og hClC-Kb (rClC-K2); ClC-3 Til ClC-5 og ClC 6 og 7. ClC-1 Og ClC-2 er plasmamembrankloridkanaler som ClC-Ka og ClC-Kb (hovedsakelig uttrykt i nyrene) når de er forbundet med barttin (ENSG00000162399), et 320 aminosyre 2tm protein (Esté et al., 2001). Lokaliseringen AV CIC-3, ClC-4 Og ClC-5 er sannsynlig å være overveiende intracellulær, og nyere rapporter indikerer At ClC-4, ClC-5 og ClC-7 (Og ved slutning ClC-3 Og ClC-6) fungerer Som Cl – / H + antiproporters, snarere enn klassiske Cl-kanaler (Picollo Og Pusch, 2005; Scheel et al., 2005; Graves et al., 2008; anmeldt Av Miller, 2006; Pusch et al., 2006). En intracellulær plassering er vist For ClC-6 Og ClC-7 (gjennomgått Av Jentsch, 2008). Alternativ spleising øker det strukturelle mangfoldet i ClC-familien. Krystallstrukturen til to bakterielle ClC-kanaler er beskrevet (Dutzler et al., 2002). Hver ClC-underenhet, med en kompleks topologi av 18 intramembrane segmenter, bidrar med en enkelt pore til en dimerisk ‘dobbeltløpet’ ClC-kanal som inneholder to uavhengig gated porer, bekrefter spådommene fra tidligere funksjonelle og strukturelle undersøkelser (gjennomgått Av Chen, 2005; Pusch et al.(2006; Dutzler, 2007; Jentsch, 2008). Som funnet For ClC-4, ClC-5 Og ClC-7, fungerer den prokaryotiske clc-homologen (ClC-ec1) som En H+/Cl – antiporter, i stedet for som en ionkanal (Accardi og Miller, 2004).

ClC kanaler vise permeabilitet sekvens Cl – > Br – > I – (ved fysiologisk pH); For ClC – 3 I- > Cl-har også blitt hevdet. ClC-1 har signifikant åpningssannsynlighet ved hvilemembranpotensial, og står for 75% av membranledningsevne ved hvile i skjelettmuskulatur, og er viktig for stabilisering av membranpotensialet. S-( – ) CPP, A-9-C og nifluminsyre virker intracellulært og utviser en sterkt spenningsavhengig blokk med sterk inhibering ved negative spenninger og lindring av blokk ved depolariserte potensialer (Liantonio et al., 2007 og anmeldt Av Pusch et al., 2002). Hemming Av ClC-2 av peptidet GaTx2, Fra Leiurus quinquestriatus herbareus venom, vil trolig oppstå gjennom hemming av kanal gating, snarere enn direkte åpen kanal blokade (Thompson et al., 2009). Selv Om ClC-2 kan aktiveres ved cellehevelse, svarer Den ikke til den volumregulerte anionkanalen (VRAC) (se nedenfor). Alternative potensielle fysiologiske funksjoner For ClC-2 er gjennomgått Av Planells-Cases and Jentsch (2009). Funksjonelt uttrykk for menneskelig ClC-Ka og ClC-Kb krever tilstedeværelse av barttin (Esté et al., 2001; Scholl et al., 2006). Gnagerhomologen (ClC-K1) av ClC-Ka demonstrerer begrenset uttrykk som en homomer, men funksjonen forsterkes av barttin som øker både kanalåpningssannsynligheten i det fysiologiske potensialområdet og enkeltkanalkonduktans (Esté et al., 2001; Scholl et al., 2006). ClC-Ka er omtrent femdoblet til seksdoblet mer følsom for blokkering av 3-fenyl-CPP og DIDS enn ClC-Kb, mens nylig syntetiserte benzofuranderivater viste samme blokkeringsaffinitet (< 10 µ) på BEGGE CLC-K-isoformene (Liantonio et al., 2008). De biofysiske og farmakologiske egenskapene Til ClC-3 og forholdet mellom proteinet og det endogene VRAC (Se Guan et al., 2006; Alekov Og Fahlke, 2008) er kontroversielle og ytterligere komplisert av muligheten For At ClC-3 kan fungere som Både En cl – / H+ – veksler og en ionkanal (Picollo Og Pusch, 2005; Wang et al., 2006; Alekov Og Fahlke (2008). De funksjonelle egenskapene tabulert er de mest konsistente med det nære strukturelle forholdet Mellom ClC-3, ClC-4 og ClC-5. Aktivering av heterologt uttrykt ClC-3 ved cellesvelling som respons på hypotoniske løsninger er omstridt, og det er mange andre aspekter ved reguleringen. CIC-4 kan operere i to transportformer: en glid modus som oppfører seg som en ionekanal og en veksler modus der enhetlig transport rate er 10 ganger lavere (Alekov Og Fahlke, 2009). ClC-7 assosierer med en β underenhet, Ostm1, noe som øker stabiliteten til den tidligere (Lange et al., 2006).

CFTR: CFTR, ET 12TM, ABC-type protein, er en cAMP-regulert epitelcellemembran Cl-kanal involvert i normal væsketransport over ulike epiteler. Den vanligste mutasjonen I CFTR (dvs. delesjonsmutanten, Δ 508) resulterer i nedsatt handel MED CFTR og reduserer innlemmelsen i plasmamembranen som forårsaker cystisk fibrose. Kanaler som bærer Δ 508-mutasjonen som gjør trafikk til plasmamembranen, viser gatingfeil. I tillegg til å fungere som en anionkanal i seg selv, KAN CFTR fungere som regulator for flere andre konduktanser, inkludert hemming Av Epitelial Na-kanal (ENaC), kalsiumaktiverte kloridkanaler (CaCC) og VRAC, aktivering av den utadrettede kloridkanalen (ORCC) og forbedring av sulfonylurea-følsomheten til den ytre medullære kaliumkanalen i nyrene (ROMK2) (gjennomgått Av Nilius and Droogmans, 2003). CFTR regulerer OGSÅ TRPV4, som gir Ca2 + – signalet for regulatorisk volumreduksjon (RVD)i luftveisepitel (Arniges et al., 2004). AKTIVITETEN TIL CFTR OG klorid-bikarbonatutvekslerne SLC26A3 (DRA) OG SLC26A6 (PAT1) forsterkes gjensidig av en fysisk tilknytning mellom DET regulatoriske (R) domenet TIL CFTR og STAS-domenet TIL SCL26-transportørene, en effekt tilrettelagt av PKA-mediert fosforylering Av R-domenet TIL CFTR (Ko et al., 2004).

Korreksjonsforbindelser som hjelper til med å folde AV Δ 508CFTR for å øke mengden protein uttrykt og potensielt levert til celleoverflaten, inkluderer VX-532 (Som også er en potensiator), Corr-3a og Corr-4a . Hemming AV CFTR ved intracellulær anvendelse av peptidet GaTx1, Fra Leiurus quinquestriatus herbareus venom, skjer fortrinnsvis for lukket tilstand av kanalen (Fuller et al., 2007). CFTR inneholder to cytoplasmatiske nukleotidbindende domener (Nbd) som binder ATP. En enkelt åpen lukkesyklus er hypotesert for å involvere, i rekkefølge: binding AV ATP Ved N-terminal NBD1, ATP binding Til C-terminal NBD2 fører til dannelsen av en intramolekylær NBD1-NBD2 dimer assosiert med åpen tilstand, og påfølgende ATP hydrolyse VED NBD2 tilrettelegge dissosiasjon av dimer og kanal lukking, og initiering av en ny gating syklus (Aleksandrov et al.(2007; Muallem Og Vergani, 2009). Fosforylering AV PKA på steder innenfor et cytoplasmatisk regulatorisk (R) domene letter samspillet mellom DE TO NBD-domenene. PKC (OG PKGII i tarmepitelceller via guanylinstimulert cgmp-dannelse) regulerer POSITIVT CFTR-aktivitet.

Kalsiumaktivert kloridkanal: Kloridkanaler aktivert av intracellulært kalsium (CaCC) uttrykkes mye i spennende og ikke-spennende celler hvor de utfører ulike funksjoner (Hartzell et al ., 2005). Caccs molekylære natur er uklar med BÅDE CLCA-gener og BESTE gener som har blitt vurdert som sannsynlige kandidater (Loewen Og Forsythe, 2005; Hartzell et al., 2008). DET er nå akseptert AT CLCA expression produkter er usannsynlig å danne kanaler per se og sannsynligvis fungere som celle adhesjon proteiner, Eller utskilles (Patel et al., 2009). Bestrofinene kodet av gener hbest1 – 4 har en topologi som er mer konsistent med ionkanaler (se Hartzell et al., 2008) og danner kloridkanaler som aktiveres ved fysiologiske konsentrasjoner Av Ca2+, men om slik aktivering er direkte, er ikke kjent (Hartzell et al., 2008). Strømmer generert av beste overuttrykk ligner imidlertid ikke innfødte CaCC-strømmer. Nylig har EN ny genfamilie, TMEM16 (anoktamin-1), blitt identifisert som produserer Ca2+-aktiverte Cl – strømmer med kinetikk som ligner på innfødte CaCC-strømmer registrert fra forskjellige celletyper (Caputo et al., 2008; Schroeder et al., 2008; Jan et al., 2008; Pifferi et al., 2009; Rock et al., 2009). Knockout AV TMEM16 avskaffer CaCC i flere epitelvev (Yang et al., 2008)

Blokade Av ICl (Ca) av nifluminsyre, DIDS og 9-AC er spenningsavhengig mens blokk AV NPPB er spenningsuavhengig (Hartzell et al., 2005). Ekstracellulær nifluminsyre, DCDPC Og A-9-C (men ikke DIDS) utøver en kompleks effekt på ICl (Ca)i vaskulær glatt muskel, forbedrer og hemmer innad og utadrettede strømmer på en måte avhengig av i (se Leblanc et al. 2005 for oppsummering). Betydelig crossover i farmakologi med stor konduktans Ca2 + – aktivert K + kanaler finnes også (Se Greenwood Og Leblanc, 2007 for oversikt). To nye forbindelser, CaCCinh-A01 og CaCCinh-B01, har nylig blitt identifisert som blokkere Av CaCC I t84 humane intestinale epitelceller (se De La Fuente et al.(2008). CaMKII modulerer CaCC på en vevsavhengig måte (gjennomgått Av Hartzell et al., 2005; Leblanc et al., 2005). CaMKII-hemmere blokkerer Aktivering Av ICl (Ca) i t84-celler, men har ingen effekt i parotidacinarceller. I glatte muskelceller i trakeal og arterielle celler, men ikke myocytter i portvenen, reduserer hemming av CaMKII inaktivering Av ICl (Ca). Intracellulære Ins (3,4,5,6)P4 kan fungere som en endogen negativ regulator Av CaCC kanaler aktivert Av Ca2+, Eller CaMKII. Glatt muskel CaCC reguleres også positivt Av Ca2 + – avhengig fosfatase, calcineurin (se Leblanc et al. 2005 for oppsummering).

Maxi chloride channel: Maxi Cl-kanaler er høy konduktans, anion-selektive, kanaler som først karakteriseres i skjelettmuskulatur og senere finnes i mange celletyper, inkludert nevroner, glia, hjertemuskulatur, lymfocytter, utskiller og absorberer epitel, makula densa-celler i nyrene og human placenta syncytiotrophoblast (Sabirov og Okada, 2009). Den fysiologiske betydningen av maxi Cl-kanalen er usikker, men roller i cellevolumregulering og apoptose har blitt hevdet. Bevis tyder på en rolle for maxi Cl-kanaler som en ledende vei i hevelse-indusert frigjøring AV ATP fra mus mammary C127i celler som kan være viktig for autokrine og paracrine signalering av puriner (Sabirov et al., 2001; Holden et al., 2002). EN lignende kanal medierer ATP-frigjøring fra makula densa-celler i den tykke stigende Av sløyfen Til Henle som respons på endringer i luminal nacl-konsentrasjon (Bell et al., 2003). En familie av menneskelige høyledningsevne Cl – kanaler (TTYH1-3) som ligner Maxi Cl-kanaler har blitt klonet (Suzuki og Mizuno, 2004), men alternativt Har Maxi Cl-kanaler også blitt foreslått å korrespondere med den spenningsavhengige anionkanalen, VDAC, uttrykt ved plasmamembranen (Bahamonde et al., 2003; Okada et al., 2004).

Ulike ioniske forhold kan bidra til variable estimater av γ rapportert i litteraturen. Hemming av arakinonsyre (og cis-umettede fettsyrer) er spenningsuavhengig, forekommer på et intracellulært sted og involverer begge kanaler stengt (Kd= 4-5 µ) og en reduksjon av γ (Kd= 13-14 µ). Blokkering av kanalaktivitet VED SITS, DIDS, Gd3+ og arakidonsyre er parallell med redusert hevelse-indusert frigjøring AV ATP (Sabirov et al .( 2001); (Dutta et al., 2002). Kanalaktivering av antiøstrogener i hele celleopptak krever tilstedeværelse av intracellulære nukleotider og forhindres ved forbehandling med 17β-østradiol, dibutryl cAMP eller intracellulær dialyse Med Gdpß (Diaz et al ., 2001). Aktivering av tamoksifen undertrykkes av lave konsentrasjoner av okadainsyre, noe som tyder på at en defosforyleringshendelse av proteinfosfatase PP2A forekommer i aktiveringsveien (Diaz et al., 2001). I motsetning til dette ser det ut til at 17β-østradiol og tamoksifen hemmer maxi Cl – kanalen av human placenta rekonstituert til gigantiske liposomer og registrert i utskårne plaster (Riquelme, 2009).

Volum-regulert klorid kanaler: Volum-aktivert klorid kanaler (også kalt VSOAC, volum-sensitive organisk osmolyte/anion kanal; VRC, volum-regulert kanal OG VSOR, volum ekspansjon-sensing utad rette anion kanal) delta I RVD svar på celle hevelse. VRAC kan også være viktig for flere andre prosesser, inkludert regulering av membraneksitabilitet, transcellulær Cl-transport, angiogenese, celleproliferasjon, nekrose, apoptose og glutamatfrigivelse fra astrocytter (gjennomgått Av Nilius Og Droogmans, 2003; Mulligan og MacVicar, 2006; Okada et al., 2009). VRAC kan ikke være en enkelt enhet, men kan i stedet representere en rekke forskjellige kanaler som uttrykkes i varierende grad i forskjellige vev og differensielt aktiveres av cellehevelse. I Tillegg Til ClC-3 expression produkter (se ovenfor) flere tidligere vrac kandidater inkludert MDR1 P-glykoprotein, Icln, Band 3 anion exchanger og phospholemman er også ikke lenger anses sannsynlig å oppfylle denne funksjonen(se anmeldelser av d ‘ Anglemont De Tassigny et al., 2003; Nilius Og Droogmans, 2003; Sardini et al., 2003).

i tillegg til å gjennomføre monovalente anioner, i mange celletyper aktivering AV VRAC av en hypoton stimulus kan tillate efflux av organiske osmolytter som aminosyrer og polyoler som kan bidra TIL RVD.

andre kloridkanaler: i tillegg til noen intracellulære kloridkanaler som ikke er vurdert her, er andre plasmamembrankanaler enn de som er oppført, funksjonelt beskrevet. Mange celler og vev inneholder ORCC som kan tilsvare VRAC aktiv under isotoniske forhold. En cAMP-aktivert Cl-kanal som ikke samsvarer MED CFTR, er beskrevet i intestinale Panetceller (Tsumura et al., 1998). En Cl-kanal aktivert av cGMP med avhengighet av hevet intracellulær Ca2+ har blitt registrert i forskjellige vaskulære glatte muskelcelletyper, som har en farmakologi som er svært forskjellig fra den ‘konvensjonelle’ CaCC (se Matchkov et al.( 2004; Piper Og Large, 2004). En protonaktivert, utadrettet anionkanal har også blitt beskrevet (Lambert Og Oberwinkler, 2005).