Canais de cloreto | Anne Marie

descrição geral: canais de Cloreto são funcionalmente e estruturalmente diverso grupo de ânions seletiva de canais envolvidos em processos, incluindo a regulação da excitabilidade dos neurónios, esquelético, cardíaco e músculo liso, o volume celular regulamento, transepithelial sal de transporte, a acidificação do interno e compartimentos extracelulares, o ciclo celular e apoptose (revisado por Nilius e Droogmans, 2003). Excluindo o transmissor-condomínio de GABA e glicina receptores (ver tabelas separadas), bem caracterizada cloreto de canais pode ser classificada como certos membros da voltagem-sensíveis ClC subfamília, cálcio ativados canais, alto- (maxi) condutância de canais, o da condutância transmembrana da fibrose cística regulator (CFTR) e o volume regulado canais (Verkman e Galietta, 2009). Não existe qualquer recomendação oficial relativa à classificação dos canais de cloreto. São listados os canais funcionais de cloreto que foram clonados a partir de tecidos de mamíferos ou caracterizados no seu interior.

ClC-família: O mamífero ClC família (revisado por Nilius e Droogmans, 2003; Chen, 2005; Dutzler, 2007; Jentsch, de 2008) contém nove membros, que dividem-se em três grupos; ClC-1, ClC-2, hClC-Ka (rClC-K1) e hClC-Kb (rClC-K2); ClC-3 ClC-5, e ClC-6 e -7. ClC – 1 e ClC-2 são canais de cloreto de membrana plasmática tal como ClC-Ka e ClC-Kb (em grande parte expressos no rim) quando associados a barttin (ENSG00000162399), uma proteína 2TM de 320 aminoácidos (Estévez et al., 2001). A localização de CIC-3, ClC-4 e ClC-5 é susceptível de ser predominantemente intracelular, e relatórios recentes indicam que a ClC-4, ClC-5 e ClC-7 (e, por inferência ClC-3 ClC-6) função como Cl-/H+ antiporters, ao invés da clássica Cl – canais (Picollo e Pusch, 2005; Scheel et al., 2005; Graves et al., 2008; revisado por Miller, 2006; Pusch et al., 2006). Uma localização intracelular foi demonstrada para ClC-6 e ClC-7 (revisado por Jentsch, 2008). O splicing alternativo aumenta a diversidade estrutural dentro da família ClC. A estrutura cristalina de dois canais de ClC bacterianos foi descrita (Dutzler et al., 2002). Cada subunidade ClC, com uma topologia complexa de 18 segmentos intramembranares, contribui com um único poro para um canal CLC dimérico “de duas barras” que contém dois poros separados, confirmando as previsões de investigações funcionais e estruturais anteriores (revisadas por Chen, 2005; Pusch et al., 2006; Dutzler, 2007; Jentsch, 2008). Como encontrado para ClC-4, ClC-5 e ClC-7, o homólogo procariótico ClC (ClC-ec1) funciona como um h+/Cl – antiportador, ao invés de como um canal iônico (Accardi e Miller, 2004).

os canais ClC exibem a sequência de permeabilidade Cl – > Br- > I- (a pH fisiológico); para ClC-3 I- > Cl – também foi reivindicada. ClC-1 tem uma probabilidade de abertura significativa no potencial da membrana em repouso, representando 75% da condutância da membrana em repouso no músculo esquelético, e é importante para a estabilização do potencial da membrana. A CPP-s (-), a-9-C e o ácido niflúmico actuam intracelularmente e apresentam um bloqueio fortemente dependente da voltagem, com forte inibição de tensões negativas e alívio do bloco em potenciais despolarizados (Liantonio e outros., 2007 e revisado por Pusch et al., 2002). É provável que a inibição do ClC-2 pelo peptídeo GaTx2, do veneno de Leiurus quinquestriatus herbareus, ocorra através da inibição da gatação do canal, em vez de bloqueio directo do canal aberto (Thompson e outros)., 2009). Embora o ClC-2 possa ser activado por inchaço das células, não corresponde ao canal de ânion regulado pelo volume (VRAC) (ver abaixo). Funções fisiológicas alternativas potenciais para ClC-2 são revistas por Planells-Cases e Jentsch (2009). A expressão funcional do CLC-Ka humano e ClC-Kb requer a presença de barttin (Estévez et al., 2001; Scholl et al., 2006). O homólogo de roedores (ClC-K1) do ClC-Ka demonstra expressão limitada como homômero, mas sua função é melhorada por barttin que aumenta a probabilidade de abertura de canais na gama fisiológica de potenciais e condutância de canais únicos (Estévez et al., 2001; Scholl et al., 2006). A ClC-Ka é aproximadamente quintuplicada a seis vezes mais sensível ao bloqueio por 3-fenil-CPP e DDS do que a ClC-Kb, enquanto os derivados de benzofurano recentemente sintetizados mostraram a mesma afinidade de bloqueio (<10 µM) em ambas as isoformas de CLC-K (Liantonio et al., 2008). As propriedades biofísicas e farmacológicas do ClC-3 e a relação da proteína com o VRAC endógeno (ver Guan et al., 2006; Alekov and Fahlke, 2008) are controversial and further complicated by the possibility that ClC-3 may function as both a Cl- / H+ exchanger and an ion channel (Picollo and Pusch, 2005; Wang et al., 2006; Alekov and Fahlke, 2008). As propriedades funcionais são as mais consistentes com a estreita relação estrutural entre ClC-3, ClC-4 e ClC-5. A ativação de ClC-3 heterologicamente expressa por inchaço celular em resposta a soluções hipotônicas é contestada, assim como muitos outros aspectos de sua regulação. O CIC-4 pode operar em dois modos de transporte: um modo de deslizamento no qual se comporta como um canal de íons e um modo de trocador no qual a taxa unitária de transporte é 10 vezes menor (Alekov e Fahlke, 2009). ClC-7 associa-se a uma subunidade β, Ostm1, que aumenta a estabilidade da primeira (Lange et al., 2006).

CFTR: CFTR, a 12TM, proteína do tipo ABC, é um canal de membrana celular epitelial regulado pelo campo envolvido no transporte normal de fluidos através de vários epitélios. O mais comum de mutação CFTR (i.e. a exclusão mutante, ΔF508) resulta em deficiências de tráfico de CFTR e reduz a sua incorporação na membrana plasmática, causando fibrose cística. Os canais que transportam a mutação ΔF508 que traficam para a membrana plasmática demonstram defeitos de coagulação. Além de funcionar como um ânion canal, por si só, CFTR pode atuar como um regulador de vários outros conductances incluindo a inibição da epitelial Na canal (ENaC), cálcio ativados canais de cloreto (Cccc) e VRAC, a ativação da exteriormente retificação do canal de cloreto (ORCC), e para a melhoria da sulphonylurea sensibilidade dos renal medular externa de canal de potássio (ROMK2) (revisado por Nilius e Droogmans, 2003). O CFTR também regula o TRPV4, que fornece o sinal Ca2+ para a diminuição do volume regulatório (RVD) no epitélio das vias aéreas (Arniges et al., 2004). As atividades do CFTR e dos permutadores de cloreto-bicarbonato SLC26A3 (DRA) e SLC26A6 (PAT1) são mutuamente reforçadas por uma associação física entre o domínio regulamentar (R) do CFTR e o domínio STAS dos transportadores SCL26, um efeito facilitado pela fosforilação mediada pelo PKA do domínio R do CFTR (Ko et al., 2004).

Corretor de compostos que auxiliam o dobramento de ΔF508CFTR para aumentar a quantidade de proteína expressa e potencialmente entregue na superfície da célula incluem VX-532 (que também é um potenciador), Corr-3a e Corr-4a . A inibição da TFTR pela aplicação intracelular do peptídeo GaTx1, do veneno Leiurus quinquestriatus herbareus, ocorre preferencialmente no estado fechado do canal (Fuller et al., 2007). CFTR contém dois domínios de ligação nucleotídeo citoplasmático (NBDs) que se ligam a ATP. A hipótese de um único ciclo de Fecho Aberto envolver, em sequência,: ligação de ATP no N-terminal NBD1, ATP de ligação para o C-terminal NBD2 levando à formação de um intramolecular NBD1-NBD2 dímero associados com o estado aberto, e subseqüente hidrólise de ATP em NBD2 facilitar a dissociação do dímero e o canal de fechamento, e o início de um novo ciclo de disparo (Aleksandrov et al., 2007; Muallem and Vergani, 2009). A fosforilação por PKA em locais dentro de um domínio regulador citoplasmático (R) facilita a interação dos dois domínios NBD. A PKC (e a PKGII dentro das células epiteliais intestinais através da formação estimulada de GMPC em guanylin) regulam positivamente a actividade da TFTR.Canais de cloreto activados pelo cálcio: os canais de cloreto activados pelo cálcio intracelular (CaCC) são amplamente expressos em células excitáveis e não excitáveis, onde desempenham diversas funções (Hartzell et al., 2005). The molecular nature of CaCC is unclear with both CLCA genes and BEST genes having been considered as likely candidates (Loewen and Forsythe, 2005; Hartzell et al., 2008). Aceita-se agora que é improvável que os produtos de expressão CLCA formem canais per se e provavelmente funcionem como proteínas de adesão celular, ou são secretados (Patel et al., 2009). As bestrofinas codificadas pelos genes hbest1-4 têm uma topologia mais consistente com os canais iónicos (ver Hartzell et al., 2008) e formam canais de cloreto que são ativados por concentrações fisiológicas de Ca2+, mas se tal ativação é direta não é conhecido (Hartzell et al., 2008). No entanto, as correntes geradas pela melhor sobreexpressão não se assemelham às correntes de CaCC nativos. Recentemente, uma nova família de genes, TMEM16 (anoctamin-1), foi identificada que produz correntes Cl ativadas por Ca2+com cinética semelhante às correntes CaCC nativas registradas de diferentes tipos de células (Caputo et al., 2008; Schroeder et al., 2008; Yang et al., 2008; Pifferi et al., 2009; Rock et al., 2009). Knockout of TMEM16 abolishes CaCC in several epitelial tissues (Yang et al., 2008)

Bloqueio de ICl(Ca) niflumic ácido, DIDS e 9-AC voltagem-dependente, enquanto bloco NPPB é de tensão independentes (Hartzell et al., 2005). Ácido niflúmico extracelular, DCDPC e a-9-C (mas não DDS) exercem um efeito complexo sobre a LCI(Ca) no músculo liso vascular, potenciando e inibindo correntes direcionadas interiormente e externamente de uma forma dependente de i (ver Leblanc et al., 2005 para Resumo). Existe também um cruzamento considerável em farmacologia com canais K+de grande condutância ativados por Ca2+ (ver Greenwood e Leblanc, 2007 para visão geral). Dois novos compostos, CaCCinh-A01 e CaCCinh-B01, foram recentemente identificados como bloqueadores de CaCC em células epiteliais intestinais humanas (ver De La Fuente et al., 2008 para as estruturas). CaMKII modula CaCC de forma dependente do tecido (revisado por Hartzell et al., 2005; Leblanc et al., 2005). Os inibidores da CaMKII bloqueiam a activação da LCI( Ca) nas células T84, mas não têm efeito nas células acinares parotídicas. Nas células musculares lisas da traqueia e arterial, mas não nos miócitos da veia porta, a inibição do CaMKII reduz a inactivação da LCI(Ca). A Ins intracelular (3,4,5,6)P4 pode actuar como regulador endógeno negativo dos canais de CaCC activados por Ca2+ ou CaMKII. O CaCC do músculo liso também é regulado positivamente pela fosfatase dependente de Ca2+, calcineurina (ver Leblanc et al., 2005 para Resumo).

Maxi canal de cloreto: Maxi Cl – canais de alta condutância, anion-seletiva, canais inicialmente caracterizado no músculo esquelético e posteriormente encontrada em muitos tipos de células, incluindo neurónios, glia, músculo cardíaco, linfócitos, secretar e absorver epithelia, macula densa de células do rim e placenta humana syncytiotrophoblasts (Sabirov e Okada, 2009). A significância fisiológica do canal Cl Maxi é incerta, mas papéis na regulação do volume celular e apoptose foram reivindicados. Evidências sugerem um papel para os canais Cl maxi como uma via condutora na libertação induzida por inchaço de ATP das células c1272ni mamárias do rato, que pode ser importante para a sinalização autocrina e paracrina pelas purinas (Sabirov et al., 2001; Dutta et al., 2002). Um canal semelhante media a libertação de ATP das células de macula densa dentro da subida espessa do ciclo de Henle em resposta a alterações na concentração de NaCl luminal (Bell et al., 2003). Uma família de canais Cl-humanos de alta condutância (TTYH1-3) que se assemelham a canais Cl – Maxi foi clonada (Suzuki e Mizuno, 2004), mas alternativamente, canais Cl – Maxi também têm sido sugeridos para corresponder ao canal de ânion dependente de voltagem, VDAC, expresso na membrana plasmática (Bahamonde et al., 2003; Okada et al., 2004).

diferentes condições iônicas podem contribuir para estimativas variáveis de γ relatadas na literatura. A inibição pelo ácido araquinónico (e pelos ácidos gordos cis-insaturados) é independente da voltagem, ocorre num local intracelular e envolve tanto o encerramento do canal (Kd= 4-5 µM) como a redução de γ (Kd= 13-14 µM). O bloqueio da actividade do canal por SITS, DIDS, Gd3+ e ácido araquidónico é paralelo com a diminuição da libertação de ATP induzida por inchaço (Sabirov et al., 2001); (Dutta et al., 2002). A activação do canal por anti-estrogénios em registos celulares inteiros requer a presença de nucleótidos intracelulares e é prevenida por pré-tratamento com 17β-estradiol, dibutril ou diálise intracelular com GDPßS (Diaz et al., 2001). A ativação por tamoxifeno é suprimida por baixas concentrações de ácido okadaico, sugerindo que um evento de desphoforilação pela fosfatase PP2A da proteína ocorre na Via de ativação (Diaz et al., 2001). Em contrapartida, o 17β-estradiol e o tamoxifeno parecem inibir directamente o canal Maxi Cl da placenta humana reconstituída em lipossomas gigantes e registada em manchas excisadas (Riquelme, 2009).

Volume regulado canais de cloreto: Volume ativado canais de cloreto (também chamado de VSOAC, volume sensível orgânica osmolyte/ânion canal; VRC, volume regulado canal e VSOR, expansão do volume de detecção exteriormente rectificação ânion canal) participar na RVD em resposta a célula inchaço. VRAC também pode ser importante para vários outros processos, incluindo a regulação da excitabilidade da membrana, transcellular Cl – transporte, angiogênese, proliferação celular, necrose, apoptose e a liberação de glutamato a partir de astrócitos (revisado por Nilius e Droogmans, 2003; Mulligan e MacVicar, 2006; Okada et al., 2009). VRAC pode não ser uma entidade única, mas pode representar um número de canais diferentes que são expressos em uma extensão variável em diferentes tecidos e são ativados diferentemente por inchaço celular. Para além dos produtos de expressão ClC-3 (ver acima), vários antigos candidatos ao VRAC, incluindo a glicoproteína-P MDR1, a Icln, o permutador de aniões da banda 3 e o fosfolemman, também já não são considerados susceptíveis de desempenhar esta função (Ver resenhas de D’Anglemont de Tassigny et al., 2003; Nilius and Droogmans, 2003; Sardini et al., 2003).

para além da realização de ânions monovalentes, em muitos tipos de células a ativação de VRAC por um hipotônico estímulo pode permitir que o efluxo de orgânicos osmolytes, tais como aminoácidos e polióis que podem contribuir para a RVD.

outros canais de cloreto: para além de alguns canais de cloreto intracelulares que não são considerados aqui, foram descritos funcionalmente outros canais de membrana plasmática para além dos listados. Muitas células e tecidos contêm ORCC que podem corresponder ao VRAC activo em condições isotónicas. Foi descrito um canal Cl activado pelo campo que não corresponde a TFTR em células intestinais de Paneth (Tsumura et al., 1998). Um canal Cl activado pelo GMPC com uma dependência de Ca2+ intracelular elevada foi registado em vários tipos de células musculares lisas vasculares, que tem uma farmacologia muito diferente da CaCC “convencional” (ver Matchkov et al., 2004; Piper and Large, 2004). Um canal de anião ativado por prótons, exteriormente retificador também foi descrito (Lambert e Oberwinkler, 2005).