Məlumat

Gərginlikli kanalların dendritlərə təsiri və funksional rolu

Gərginlikli kanalların dendritlərə təsiri və funksional rolu



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mən gərginliyə bağlı kanalların dendritlərə təsirini və funksional rolunu daha yaxşı başa düşmək istərdim.

Nəyi başa düşdüyümə inanıram:

  • Daha distal postsinaptik potensialın (PSP) eyni vaxtda yaranan daha proksimal PSP ilə müqayisədə təxminən eyni vaxtda və təxminən eyni güclə somaya gəlməsi vacibdir (onlara müqayisə edilə bilən çəkilər vermək və onların sinxron idi). İcazə verin bunu məqsədim adlandırım tənzimləmə.

  • Bu məqsədə nail olmaq dendritlərdə gərginlikdən asılı olmayan kanalların (düzgün paylanmış) əsas funksiyasıdır (→ Rall modeli)

  • Aksonlarda gərginliyə bağlı kanalların əsas funksiyası zəifləməmiş siqnal nəqlidir.

  • Dendritin üzərində gərginlikli kanallar qeyri-xəttiliyə gətirib çıxarır.

Gərginlikli kanalların dendritə dərhal fiziki təsirini təsəvvür etmək və anlamaq mənim üçün çətindir. Lakin başa düşmək daha çətindir, bu kanalların (xüsusi) funksional üstünlükləri və çatışmazlıqlarıdır.

Ağla bəzi ehtimallar gəlir:

  1. Onlar tənzimləməni daha yaxşı (daha dəqiq) və ya başqa bir şəkildə daha səmərəli şəkildə həyata keçirməyə imkan verir.

  2. Onlar digər məqsədlərə daha yaxşı və ya daha səmərəli nail olmağa imkan verir (onlarsız yalnız zəif nail olunur).

  3. Onlar olmadan (qeyri-xəttilik səbəbindən bəzi sehrli hesablama güclərinə malik olmaqla) tamamilə yeni məqsədlərə nail olmağa imkan verir.

  4. Onların çatışmazlıqları ola bilər (bunlar üstünlüklərdən artıq olmamalıdır, əks halda onlar mövcud olmazdı), məs. PSP-ləri arzuolunmaz şəkildə təhrif etməklə.

Bilirəm ki, dendritik emal mövzusunda çoxlu ədəbiyyat var, amma incə girişlər o qədər də çox deyil. Aşağıdakı suallardan bəzilərinə cavab verən yumşaq giriş xoş olardı. Və əlbəttə ki, dərhal cavablar!

  1. Dendritlərdə gərginliyə bağlı kanallar (olduğu kimi paylanmışdır) tənzimləməni daha yaxşı və ya başqa bir şəkildə daha səmərəli etməyə imkan verirmi?
  2. Daha hansı məqsədlərə daha yaxşı və ya daha səmərəli nail olmağa imkan verirlər?
  3. Hansı yeni məqsədlərə çatmağa imkan verirlər?
  4. Onların əlavə hesablama gücləri məhdudlaşdırıla bilərmi?
  5. Onların hansı çatışmazlıqları var (bəlkə də)?

[İnanıram ki, bu sualı beşə bölmək məntiqli olmayacaq: onlar çox güclü əlaqəlidirlər, elə deyilmi?]


Aksonlarda olduğu kimi, gərginliyə bağlı kanalların dendritlərə bilavasitə təsirlərindən biri sünbüllərin əmələ gəlməsidir (fəaliyyət potensialından fərqli olaraq dendritik sünbüllər adlanır). Bunlar adətən aksonlara nisbətən daha yüksək yerli gərginlik hədlərinə malikdir. Onlar uzunmüddətli potensiyada böyük rol oynayırlar. Ancaq onların necə və hansı digər "neyron ünsiyyət, yaddaş və öyrənmədə təsirləri" ola biləcəyi mənim üçün aydın deyil.


Dendritik sünbül

Neyrofiziologiyada a dendritik sünbül neyronun dendritində əmələ gələn fəaliyyət potensialına aiddir. Dendritlar bir neyronun budaqlanmış uzantılarıdır. Onlar proyeksiya edən neyronlardan yayılan elektrik siqnallarını alır və bu siqnalları hüceyrə orqanına və ya somaya ötürürlər. Dendritik siqnala ənənəvi olaraq elektrik siqnalizasiyasının passiv rejimi kimi baxılır. Fəaliyyət potensialları vasitəsilə siqnallar yarada bilən akson həmkarından fərqli olaraq, dendritlərin yalnız fiziki vasitələrlə elektrik siqnallarını yaymaq qabiliyyətinə malik olduğuna inanılırdı: keçiricilik, uzunluq, kəsişmə sahəsində və s. dəyişikliklər. Bununla belə, dendritik sünbüllərin mövcudluğu təklif edildi və 1960-cı illərdə W. Alden Spencer, Eric Kandel, Rodolfo Llinás və iş yoldaşları tərəfindən nümayiş etdirilmişdir [1] [2] və çoxlu sübutlar indi dendritlərin aktiv neyron strukturları olduğunu açıq şəkildə göstərir. Dendritlərin tərkibində gərginliyə bağlı ion kanalları vardır ki, bu da onlara fəaliyyət potensialı yaratmaq imkanı verir. Dendritik sünbüllər beyindəki çoxsaylı növ neyronlarda qeydə alınıb və neyron rabitəsi, yaddaş və öyrənmədə böyük təsirə malik olduğu düşünülür. Onlar uzunmüddətli potensialın əsas amillərindən biridir.

Dendritik sünbül, aksonal fəaliyyət potensialı ilə eyni şəkildə başlayır. Dendritik membranın depolarizasiyası natrium və kalium gərginlikli ion kanallarının açılmasına səbəb olur. Natrium ionlarının axını gərginliyin artmasına səbəb olur. Gərginlik müəyyən bir həddi keçərsə, natrium cərəyanı dendrit boyunca cərəyan ötürən digər gərginliyə bağlı natrium kanallarını aktivləşdirir. Dendritik sünbüllər həm natrium, həm də kalsium gərginlikli kanallar vasitəsilə yarana bilər. Dendritik sünbüllər, adətən, aksonal fəaliyyət potensialından daha yavaş sürətlə siqnal ötürür. [3] Dendritik sünbüllərin başlaması üçün yerli gərginlik hədləri adətən aksonda fəaliyyət potensialının başlamasından daha yüksəkdir, buna görə də sünbülün başlaması adətən güclü giriş tələb edir. [4]


Bioelektrik və həyəcanlı membranlar

Mohammad M. Aria Biotibbi mühəndislik üzrə PhD namizədi, Sinir İnterfeyslərinin Öyrənilməsi üçün Elektrofiziologiya Ölçmələri üzrə, 2020

1.4.3 Gərginlikli kalium kanalları

Gərginlik qapalı kalium kanalları insan genomunda 40 gərginlikli K+ kanalını (K) kodlayan ən böyük ion kanalları ailəsidir.V), repolarizasiya fəaliyyət potensialından, membran potensialının qurulmasından, fəaliyyət potensialının müddətini və ya tezliyini diktə etməkdən, Ca 2+ siqnalının və hüceyrə həcminin modulyasiyasına qədər, hüceyrə proliferasiyası və miqrasiyasına nəzarət etmək üçün müxtəlif fizioloji funksiyalara malikdir [9, 10]. Gərginlik qapalı kalium kanalları 12 alt ailədə 40 genin məhsuludur və əlaqəli K.Ca kanallar 4 alt ailədə 8 gen tərəfindən kodlanır. Onlar funksiyalarından asılı olaraq K+ ionlarını hüceyrə membranında və ya xaricində keçirirlər. Şəkil 1.10 gərginlikli K + kanallarının strukturunun sxematik görünüşünü göstərir.

Şəkil 1.10. Gərginlikdən asılı kalium kanallarının əsas alt bölmələrini əks etdirən sxematik.


Ölçmə

Patch-clamp texnikası müxtəlif rejimlər vasitəsilə gərginliyə bağlı ion kanallarından qeydlər aparmağa imkan verir [26]. Buna baxmayaraq, bu rejimlərin hamısı beyin dilimləri preparatlarında gərginliyə bağlı ion kanallarının xüsusiyyətlərini ölçmək üçün eyni dərəcədə tətbiq olunmur. Ən az tətbiq olunan rejim neyronların paylanmış morfologiyasına görə bütün hüceyrə rejimidir. Bu qeyri-sferik morfologiya istər-istəməz diktə edir ki, yamaq-pipet vasitəsilə tətbiq olunan gərginlik əmri qeyd yerindən, dendritlər və akson boyunca çürüyəcək və neyron membranın natamam məkan sıxılmasına gətirib çıxaracaq. Natamam boşluq sıxacından yaranan problemlər geniş şəkildə həll edildi [4, 5, 39, 44, 49, 63, 64, 73, 79, 97, 106]. Buna görə də geniş şəkildə qəbul edilmişdir ki, neyron somata və dendritlərdən olan gərginlik sıxacının qeydləri elə təhrif olunur ki, hətta kiçik neyronları nəzərə alsaq belə, yerli gərginliyə bağlı keçiriciliyin xassələrini birbaşa təyin etməyi çətinləşdirir, hətta qeyri-mümkün edir. Bundan əlavə, vurğulamaq son dərəcə vacibdir ki, hətta qısa dendritlər də gərginliyə bağlı keçiriciliyin aktivləşdirilməsindən sonra qeydə alınan cərəyanları ciddi şəkildə təhrif edə bilər (problemin rəngarəng nümayişi üçün [27]-də Şəkil 1-ə baxın).

K + cərəyanlarının somatik və dendritik hüceyrələrlə birləşmiş yamaqlarda müxtəlifliyi. a, Böyük təbəqə 5 kortikal piramidal hüceyrələrdən hüceyrəyə birləşdirilmiş somatik yamaqlarda orta ölçülü xarici cərəyanlar yamaqdan yamağa kinetik müxtəlifliyi göstərir. Bu qeydlərdə xətti sızma və tutum cərəyanları çıxarılıb və elektrod məhlulunda gərginliyə bağlı natrium kanallarını bloklamaq üçün 1 μM TTX var. [6], müəllif hüququ ilə Blackwell Publishing-in icazəsi ilə çoxaldılıb. b CA1 hipokampal piramidal neyronların apikal dendritindən hüceyrəyə bağlı somatik yamaqlarda orta hesablanmış xarici cərəyanlar. Ansambl cərəyanı izləri somadan 220±3 μm məsafədə dendritik yamaqlardan qeydə alınmışdır. K + cərəyanları təxminən −96 mV-dən +54 mV-ə qədər, 400 ms davam edən bir gərginlik addımı ilə aktivləşdirildi. [16], müəllif hüquqları Blackwell Publishing-in icazəsi ilə çoxaldılıb

Biz bu yaxınlarda gərginliyə bağlı K + cərəyanlarının kosmik sıxac təhriflərini düzəldən sadə ədədi alqoritm hazırlamışıq [89]. Metod, boşluq sıxacının təhrif olunmuş cərəyanlarını simulyasiya edilmiş cərəyanlarla uyğunlaşdırmaqla yerli gərginlikli sıxacın yerində yerli keçiricilik sıxlığının mərhələli qiymətləndirilməsinə əsaslanır. Biz daha sonra göstərdik ki, metod yerli somatik və dendritik sıxlıqları, eləcə də gərginliyə bağlı K+ keçiricilikləri üçün kinetikanı dəqiq öyrənməyə imkan verir. Bundan əlavə, metod keçiricilik gradientlərini də dəqiq hesablaya bilər [89]. Buna baxmayaraq, qeyd etmək vacibdir ki, texnikamız əslində qeyri-adekvat yer sıxacının problemini həll etmir, əksinə onu nəzərə alır. Nəticə etibarilə, o, yalnız qeyd sahəsinin birbaşa yaxınlığında keçiricilik sıxlığı və kinetikası haqqında məlumat verir. Üstəlik, metod gərginliyə bağlı Na + və Ca 2+ keçiricilikləri tərəfindən yaradılan regenerativ hadisələr zamanı gərginlik dəyişikliklərini hesablaya bilmədiyi üçün o, yalnız gərginliyə bağlı K+ kanalları kimi bərpa olunmayan gərginliyə bağlı cərəyanlar üçün tətbiq edilir.

Yuxarıda göstərilən bütün fəsadları nəzərə alaraq, yamaq-qısqac texnikasının hüceyrəyə yapışdırılmış və kəsilmiş rejimləri kəskin beyin dilimləri hazırlıqlarında dendritik gərginliyə bağlı kanalların tədqiqi üçün hələ də əsas seçim üsullarıdır. Buna görə də əvvəlki onillikdə bu qeyd rejimlərinin dendritik gərginliyə bağlı K+ kanallarının [6, 8, 11, 16, 37, 45, 50, 67, 68], daxili düzəldici K+ kanallarının [15, 104], gərginliyə bağlı Na + kanalları [11, 19, 50, 56, 58, 59, 61, 82, 83, 93], gərginliyə bağlı Ca 2+ kanalları [40, 59] və seçici olmayan hiperpolyarizasiya ilə aktivləşdirilmiş katyon kanalı Ih [10, 57, 108]. Bu tədqiqatların bəziləri dendritlər boyunca gərginliyə bağlı kanalların qeyri-homogen paylanmasını aşkar etdi. Bu kəşflər dendritlərin hesablama xassələrinin son zamanlar intensiv tədqiqat fəaliyyətinə cavabdehdir [22, 28, 44, 51, 54, 60, 70, 81, 98, 101]. Bununla belə, nəticə əldə etməyə tələskən, ion kanallarının dendritik qradiyentlərinin çıxarılması üçün yamaq-qısqac qeyd rejimlərinin tətbiqi heç vaxt tam qiymətləndirilməmişdir.

Hüceyrə ilə bağlı konfiqurasiya sitoplazmaya hələ də məruz qalan ion kanallarından cərəyanların qeydə alınmasına imkan verir, hüceyrədaxili mexanizmlər vasitəsilə kanalların modulyasiyasını pozulmamış saxlayır [26]. Bununla belə, farmakoloji vasitələrin yamağa tətbiqi çətindir və yamaq boyunca mütləq membran potensialı məlum deyil [85]. Üstəlik, yamaq sahəsini vizual olaraq ölçmək mümkün olmadığından, ölçülmüş cərəyanın keçiricilik sıxlığının təxminini vermək praktiki olaraq mümkün deyil. Bu problem dendritik gərginliyə bağlı ion kanallarından qeyd etməyə çalışdıqda güclənir. Tipik olaraq, dendritik qeydlər dendritin diametrinə oxşar və ya ondan kiçik diametrli yamaq-pipetdən istifadə etməyi tələb edir. Bu, pipetlərin müqavimətini ənənəvi olaraq tək kanallı qeydlər üçün istifadə edilən 8-15 MΩ ilə məhdudlaşdırır. Buna görə də təəccüblü deyil ki, dendritik gərginliyə bağlı ion kanallarının bir çox tədqiqatı tək kanallı cərəyanları bildirmişdir. Beləliklə, hüceyrəyə əlavə edilmiş qeydlərdə siqnalın səs-küy nisbətini yaxşılaşdırmaq və cərəyanın kəmiyyətcə qiymətləndirilməsini təmin etmək cəhdi ilə müstəntiqlər ansambl cərəyanları yaratmaq üçün bir çox təkrarlanan taramaları orta hesabla götürdülər. Bu ansambl cərəyanları somada və dendritlər boyunca kanalların sıxlığının göstəricisi kimi şərh edilmişdir. Yamanın səthinin məlum olmaması faktına məhəl qoymasa belə, bu yanaşma bir neçə xəbərdarlıq edir. Birincisi, kiçik elektrodların istifadəsi nəticələrin yamaqdan yamağa yayılmasını əhəmiyyətli dərəcədə artırır (Şəkil 1). Məsələn, bir neçə təbəqə 5 kortikal piramidal neyronların [6] somasında yerinə yetirilən somatik hüceyrə ilə birləşdirilmiş yamaqlardan qeydə alınan gərginliyə bağlı K + cərəyanları çox kinetik müxtəliflik nümayiş etdirir, bu da hər bir yamağın müxtəlif sayda sürətli və yavaş təsirsiz hala salınan gərginlik qapalı elementlərini ehtiva etdiyini göstərir. K + kanalları (Şəkil 1a). Oxşar nəticələr CA1 hipokampal piramidal neyronlarından dendritik yamaqlarda da əldə edilmişdir (Şəkil 1b), burada yamaqdan yamaya qədər kinetikanın böyük dəyişkənliyi müşahidə edilmişdir [16]. Bu kinetik müxtəliflik MSS-də bir neçə növ neyronların soma və apikal dendritlərində ifadə olunan gərginliyə bağlı kanalların növlərini müəyyən etmək və təcrid etmək üçün istifadə edilə bilər və istifadə edilmişdir [6, 10, 11, 15, 16, 37, 57, 59 , 61, 67, 68, 103, 108]. Bununla belə, bu müxtəliflik apikal dendrit boyunca keçiricilik sıxlığının dəyişmələrinin qiymətləndirilməsini xeyli zəiflədir. Yamaq pipetinin diametrini və membran kanalının sıxlığını nəzərə alan sadə simulyasiyalar, hüceyrə ilə birləşdirilmiş yamaqda bir və ya iki və bəzən heç bir kanalın olmadığı bu cür ölçmələrin müəyyən bir membrandan gələn orta cərəyanı düzgün qiymətləndirməyəcəyini proqnozlaşdırır. sahəsi 50%-ə qədər. Hüceyrə əlavə edilmiş qeydlərdən əldə edilən səpələnmə adətən Şəkil 2a-da göstərilmişdir (2 həftəlik siçovullardan 5-ci təbəqənin neokortikal piramidal neyronlarının apikal dendriti boyunca əldə edilən pik ansambl cərəyanlarını göstərir [45]).

Dendritik gərginlik qapalı K + kanallarının paylanması bir neçə hüceyrə tipində oxşar dəyişkənlik göstərir. a 5-ci təbəqənin piramidal neyronlarının (○) somadan olan məsafəsindən asılı olaraq orta cərəyanın pik amplitudası. İstirahət membranının potensialından yuxarı +140 mV-ə qədər olan gərginlik pillələri cərəyanları yaratdı. Hamar xətt məlumat nöqtələrindən (somatik və dendritik) keçən xətti reqressiyadır. [45], müəllif hüququ ilə Blackwell Publishing-in icazəsi ilə çoxaldılıb. b K + somadan məsafəyə (30 mV) qarşı tərtib edilmiş iybilmə lampasında mitral hüceyrələrin apikal dendritindən qeydə alınan xarici yamaqlarda pik cərəyan. Doldurulmuş dairə somada orta K + cərəyanını göstərir. [11], müəllif hüququ ilə Blackwell Publishing icazəsi ilə çoxaldılıb. c Purkinje neyronlarından çıxarılan xarici yamaqlarda pik kalium cərəyanının miqyası (-90-dan 70 mV-ə qədər), yamağın əmələ gəldiyi somadan məsafənin funksiyası kimi tərtib edilmişdir (qapalı dairələr). Müqayisəni asanlaşdırmaq üçün yalnız 7-11 MΩ pipetlərlə əldə edilən məlumatlar qrafikə salınır. The dolu dairə eyni diapazonlu elektrod müqavimətinə malik hüceyrə gövdəsindən yamaqlar üçün orta±SEM-i göstərir. [68] icazəsi ilə çoxaldılmışdır, müəllif hüququ 2003 Neyrologiya Cəmiyyəti tərəfindən

Gərginlik qapalı ion kanallarının dendritik qradiyentlərinin bəzi tədqiqatlarında xaricdən yamaqlardan istifadə edilmişdir. Yamaq-qısqac texnikasının bu rejiminin üstünlüyü ondan ibarətdir ki, kanalların xarici tərəfi hamam məhluluna məruz qalır, bu da dərmanların və neyrotransmitterlərin [26] sürətli tətbiqinə və yamaq sıxacının gücləndiricisi ilə membran potensialının mütləq idarə olunmasına imkan verir. Bununla belə, membranın hüceyrədən qoparılması çox vaxt yamaqdakı cərəyanların əhəmiyyətli dərəcədə azalmasına və bəzən hüceyrədaxili tənzimləmə yollarının olmaması səbəbindən cərəyanların təhrif edilməsinə səbəb olur [18]. Müşahidə edilmişdir ki, hüceyrəyə bağlanmış və xaricdən kənar yamaqlar L5 neokortikal piramidal neyronların apikal dendritində [6] dendritik gərginliyə bağlı K+ kanallarının oxşar cərəyan amplitüdlərini əmələ gətirir, bu da hər iki qeyd rejiminin oxşar membran sahələrini nümunə götürdüyünü göstərir. Buna görə də, L5 piramidal neyronlarında (Şəkil 2a) [45] hüceyrəyə qoşulmuş qeydlərdən əldə edilən gərginliyə bağlı K + cərəyanlarının paylanmalarını qoxu ampulünün mitral hüceyrələrində xaricdən qeydlərdən istifadə etməklə əldə edilən paylanmalarla müqayisə etmək mümkündür (Şəkil 2). 2b) [11] və serebellumun Purkinje neyronları (Şəkil 2c) [68]. Qeydlərdə əldə edilən görünən orta cərəyan L5 piramidal neyronlardan mitral hüceyrələr vasitəsilə Purkinje neyronlarına qədər artır (Şəkil 2). Bununla belə, görünür ki, səpələnmə oxşar olaraq qalıb. Buna görə də belə nəticəyə gəlmək olar ki, hüceyrəyə yapışmış yamaqlarda olduğu kimi xaricdən çıxan yamaqların səthində də oxşar qeyri-homogenlik mövcuddur. Nəhayət, dendritik tikanların membranı patch-clamp texnikası üçün müntəzəm olaraq əlçatan deyil. Buna görə də, onurğaların dendritlərdə bərpaedici fəaliyyətə töhfəsi naməlum olaraq qalır.

Kənardan çıxarılan yamaqlar mövzusunda danışarkən və dendritik qeydlərlə birbaşa əlaqəli olmasa da, yamaq-qısqac ailəsinə yeni gələni qeyd etmək maraqlıdır: nüvəli xaricdən çıxarılan yamaq [87]. Bu qeyd konfiqurasiyası, adından da göründüyü kimi, yalnız somada həyata keçirilə bilər. Əvvəlcə zərbə və yamaq texnikasından istifadə edərək somada bütün hüceyrə qeydi qurulur (Şəkil 3a1). Daha sonra, nüvəni pipetə doğru çəkən pipetə mənfi təzyiq tətbiq olunur (mühit təzyiqindən 100-200 mbar yuxarı - yamaq pipetinin diametrindən və neyronun ölçüsündən asılı olaraq). Pipetin yavaş və hamar geri çəkilməsi daha sonra özü ilə nüvəni əhatə edən somatik membranın böyük bir hissəsini gətirir (Şəkil 3a2). Nüvə hüceyrədən azad olduqdan sonra plazma membranı onun arxasında bağlanır (şək. 3a3) demək olar ki, sferik və çox böyük xaricdən kənar yamaq əmələ gətirir (şək. 3a4). Bu zaman pipetkaya tətbiq olunan təzyiqi ətraf mühitin təzyiqindən bir neçə millibar yuxarıya endirmək faydalıdır. Nüvəli yamaq adətən farmakoloji manipulyasiyalara uyğun olan və müxtəlif gərginlikli və liqand-qapılı kanalların xassələrini araşdırmaq üçün uğurla istifadə edilmiş böyük ion cərəyanları yaradır (Şəkil 3b,c). Yamağın kiçik diametrinə görə membran tutumu sayəsində az filtrasiya var, bu da gərginlik qapalı K + (Şəkil 3b) və Na + cərəyanlarının (Şəkil 3c) çox sürətli qeydinə imkan verir. Buna baxmayaraq, yadda saxlamaq lazımdır ki, nüvəli yamaq xaricdən çıxarılan bir yamaqdır, buna görə də kanalın dağılma dərəcəsini müəyyən etmək üçün qayğı göstərilməlidir. L5 piramidal neyronlarından [7, 45] çıxarılan nüvəli yamaqlardan hesablanan gərginliyə bağlı K+ kanallarının keçiricilik sıxlığının bu neyronların funksional bölmə modelinin istehsalı üçün tələb olunandan xeyli aşağı olduğunu müşahidə etdik ki, bu da əhəmiyyətli cərəyanı göstərir. yamaqların çıxarılması zamanı çökmə (S. Bergling və A. Korngreen, nəşr olunmamış müşahidələr).

Somatik nüvəli xaricdən kənar yamağın hazırlanması. a Neokortikal piramidal neyronun 5-ci qatından nüvəli yamağın çıxarılmasının bir neçə mərhələsi: müsbət təzyiqin buraxılmasından və bütün hüceyrə konfiqurasiyasının qurulmasından dərhal əvvəl (a1), bütün hüceyrə konfiqurasiyası qurulduqdan və yamaq pipetinin geri çəkilməsinə başlandıqdan sonra (a2), çıxarılan nüvənin arxasında plazma membranının bağlanması (a3) və son nüvəli yamaq (a4). Ölçək çubuğu bütün dörd panelə aiddir. b 5-ci qat piramidal neyrondan çıxarılan nüvəli yamaqdan qeydə alınan gərginliyə bağlı K + cərəyanları. Vanna məhlulu gərginliyə bağlı Na+ cərəyanlarını bloklamaq üçün 100 nM TTX ehtiva edir. 10 kHz-də nümunə götürülür və 5 kHz-də süzülür. c 5-ci qat piramidal neyrondan çıxarılan nüvəli yamaqdan qeydə alınan gərginliyə bağlı Na + cərəyanları. Pipet məhlulu KCl əvəzinə CsCl və gərginliyə bağlı K+ cərəyanlarını bloklamaq üçün vanna məhlulu 10 mM TEA və 4 mM 4-AP ehtiva edir. 50 kHz-də nümunə götürülür və 10 kHz-də süzülür

Xülasə, dendritik və somatik hüceyrə ilə birləşdirilmiş və xaricdən çıxarılan yamaqlar yamaqda çoxlu gərginlikli cərəyanlar olduqda tək kanal qeydi [16] və ansambl cərəyanı təhlili üçün asanlıqla istifadə edilə bilər. Bununla belə, bu qeyd rejimləri ion kanallarının dendritlər boyunca paylanması haqqında yalnız nisbi məlumat verə bilər. Beləliklə, onlar pipet ölçüsündə və sonradan yamaq səthi sahəsində böyük dəyişkənliyə görə dendritlər boyunca keçiricilik sıxlığının qradiyentlərinin qiymətləndirilməsi üçün yaxşı qeyd rejimi deyillər. Bundan əlavə, ölçmə texnikası nəticəsində yaranan səpilmə hüceyrələr arasında keçiricilik sıxlığının təbii səpilməsini gizlədir və təbii dispersiya haqqında aydın təsəvvür əldə etməyimizə mane olur.


Hissə 2: Müəmmalı TMEM16 Ailəsində Kalsiumla Aktivləşdirilmiş Xlorid Kanalı (CaCC)

00:00:0723 Salam.
00:00:0823 Mən Lily Jan.
00:00:1023 İon kanallarının öyrənilməsinə dair iki hissəli seriyanın bu ikincisində sizə məlumat verəcəyəm
00:00:1924 kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalları.
00:00:2225 Bu, Yuh-Nung Jan ilə uzunmüddətli əməkdaşlığın bir hissəsidir.
00:00:2820 Kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalları yalnız bu minillikdə molekulyar olaraq müəyyən edilmişdir.
00:00:3620 təxminən on il əvvəl, baxmayaraq ki, bu kanallar 1980-ci illərdən bəri öyrənilmişdir
00:00:4318 və onlar vacib olan bir sıra müxtəlif funksiyalarla əlaqələndirilmişdir.
00:00:5317 Bu söhbətdə mən əvvəlcə kanal molekulunu müəyyən etmək üçün getdiyimiz yolları nəzərdən keçirəcəyəm,
00:01:0016 və sonra sizə bu kanalların funksiyası haqqında öyrəndiklərimizi söyləyin.
00:01:0706 Bu kanalları meydana gətirən molekulların deyil, funksiya haqqında bildiyimiz maraq kanalı üçün,
00:01:1715 ümumi yanaşmalardan biri bu kanal üçün zəngin bir mənbə müəyyən etməkdir və
00:01:2509 RNT hovuzlarını Xenopus oositlərinə enjekte edin ki, kanal fəaliyyəti aşkarlana bilsin
00:01:3402 oositlərdən qeyd ilə.
00:01:3705 Biz kanal üçün tək bir klonla sona çatana qədər bu cDNA hovuzlarını subdivide edə bilərik.
00:01:4613 Bu yanaşmanın işləməsi üçün ifadə sistemi kimi istifadə edilən Xenopus oositləri
00:01:5503 maraq kanalını ifadə edə bilməz.
00:01:5727 Beləliklə, Xenopus oositlərinə su vursaq, heç bir kanal fəaliyyəti görməməliyik.
00:02:0701 İfadə klonlamasının bu yanaşması əvvəlcə Julius və Nakanishi tərəfindən hazırlanmışdır.
00:02:1521 Və bu yanaşmadan istifadə edərək, ilk araşdırmalarında, G proteini ilə əlaqəli reseptoru klonladılar
00:02:2413 fosfolipaz C və aktivləşdirmə daxil olmaqla bir siqnal yolunu aktivləşdirir.
00:02:3223 daxili mağazalardan kalsiumun sərbəst buraxılması.
00:02:3607 Və onlar endogen olan kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanallarına etibar edirdilər.
00:02:4217 Xenopus oocytes bu bütün siqnal yolunun aktivləşdirilməsini bildirmək üçün.
00:02:5108 Və biz bilirik ki, Xenopus oositlərindəki bu kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalları
00:02:5703 polispermiyanın qarşısını almaq üçün vacib bir funksiyaya xidmət edir.
00:03:0124 Və bu kanallar əslində 1980-ci illərdən bəri oositdə tədqiq edilmişdir.
00:03:0806 Və bu səbəbdən biz bilirik ki, Xenopus oositləri ifadə sistemi kimi istifadə edilə bilməz.
00:03:1505 CaCC-nin ifadə klonlanması üçün.
00:03:1812 Bunun əvəzinə, Bjorn Schroeder fizioloji polispermik olan axolotl oositlərinə getdi.
00:03:2902 Axolotl ooctyes-də çox az endogen CaCC ifadəsini tapdıqdan sonra Bjorn istifadə etdi
00:03:3716 ifadə sistemi kimi bu oositlər və CaCC üçün RNT mənbəyi kimi Xenopus oositləri
00:03:4708 kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalını klonlaşdırmaq.
00:03:5125 Və bu, Xenopus TMEM16A-nın CaCC kimi müəyyən edilməsinə səbəb oldu.
00:03:5816 Və sonra o, məməli homoloqlarını sınaqdan keçirdi və tapdı. on nəfərdən ibarət ailədə,
00:04:0509 TMEM16A və 16B kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanallarını əmələ gətirdi.
00:04:1122 Eyni zamanda, Koreyadakı Oh qrupu və İtaliyadakı Qalietta qrupu müstəqil olaraq
00:04:2117 TMEM16A-nın kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalları meydana gətirdiyi qənaətinə gəldi.
00:04:2816 lakin çox fərqli yanaşmalardan istifadə edir.
00:04:3306 Son tədqiqatlardan görürük ki, TMEM16A periferiyada çox geniş şəkildə ifadə edilir,
00:04:4125 epitel hüceyrələri və hamar əzələ hüceyrələri daxil olmaqla.
00:04:4604 Və TMEM16B çoxlu beyin bölgələrində, həmçinin həssas neyronlarda ifadə edilir.
00:04:5420 Odorant qəbulu və fotoreseptorlarda.
00:05:0005 Fotoreseptorlarda TMEM16B tərəfindən əmələ gələn kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalları yerləşir.
00:05:0817 lent sinapsında.
00:05:1020 Onlar PSD95 anker zülalına bağlanır və mənfi rəy tənzimləməsini təmin edirlər.
00:05:1910 Odorant neyronlarında, odorantın G zülalı ilə əlaqəli reseptorlarını aktivləşdirəcəyi kirpiklərdə,
00:05:2626 nüfuz edən siklik nukleotid qapılı ion kanallarının açılmasına gətirib çıxarır
00:05:3310 həm kalsium, həm də natrium kimi digər müsbət yüklü ionlar, sonra kalsium aktivləşəcək
00:05:4203 kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalları.
00:05:4426 Beləliklə, TMEM16B tərəfindən yaradılmış CaCC odorant siqnalının aşağı səs-küylü yüksək qazanclı gücləndirilməsini təmin edir.
00:05:5720 Sinir sistemində biz TMEM16A-nın dorsal kök ganglionlarında sensor neyronlarda olduğunu görürük.
00:06:0720 Lakin TMEM16B müxtəlif beyin bölgələrində, mərkəzi neyronlarda tapılır.
00:06:1406 Maraqlı bir əlaqə var.
00:06:1617 16B ifadə edən hüceyrələr kalium-xlorid kotransporterlərini ifadə etməyə meyllidirlər,
00:06:2427 və bu hüceyrələrin içərisində aşağı xlorid konsentrasiyası var.
00:06:3004 Və beləliklə, xlorid kanalları inhibitordur.
00:06:3224 Lakin dorsal kök qanqliyaları kimi hüceyrələrdə və həmçinin beyində yetişməmiş neyronlarda,
00:06:4108 hüceyrələr fərqli bir daşıyıcıdan, natrium-kalium-xlorid kotransporterindən istifadə edirlər.
00:06:4828 Və bu hüceyrələr yüksək xlorid konsentrasiyasına malikdir və xlorid kanalları həyəcanlandırıcıdır.
00:06:5706 Və bu, periferiyadakı bir çox müxtəlif hüceyrələrə, həmçinin digər orqanizmlərdəki hüceyrələrə aiddir.
00:07:0411 yaşıl yosunlar da daxil olmaqla.
00:07:0601 1980-ci illərdə aparılan araşdırmalardan bilirik ki, yaşıl yosunlarda kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalları mövcuddur.
00:07:1517 Və əslində bunlar fəaliyyət potensialı yaratmaqdan məsul olan kanallardır.
00:07:2115 Bu natrium kanalları deyil.
00:07:2326 Və beləliklə, bu yaşıl yosunlarda fəaliyyət potensialının daha yavaş olduğunu görə bilərik.
00:07:2922 Fəaliyyət potensialı vəziyyətində olduğu kimi, millisaniyələrdən çox saniyə çəkir.
00:07:3514 sinirlər və əzələlər.
00:07:3714 Və bunlar kalsium kimi istinad edilmişdir. çünki kimyəvi fəaliyyət potensialı kimi
00:07:4400 fəaliyyət potensialını stimullaşdırmaq üçün kalsium artımını tələb edir.
00:07:4917 Və işıq söndürüldükdə, kalsium xloroplastlardan sərbəst buraxılır.
00:07:5826 Beləliklə, biz görə bilərik ki, gecikmə müddətində mütərəqqi bir qısalma var.
00:08:0408 fəaliyyət potensialının yaranması.
00:08:0711 Və fəaliyyət potensialı zamanı kalsiumda daha da yüksəliş var.
00:08:1113 Və bu, sitoplazma axınında fasilə ilə nəticələnəcək.
00:08:1928 Və bunlar yaşıl yosunlarda gördüyünüz kimi həqiqətən böyük hüceyrələrdir.
00:08:2418 Və sitoplazmik axın hərəkət etmək üçün bir yoldur, bilirsiniz, orqanellər və materiallar
00:08:3103 hüceyrənin ətrafında.
00:08:3411 İndi heyvanlar aləminə qayıdın.
00:08:3808 Hava yolu epiteliyasında apikal tərəfdə iki müxtəlif növ xlorid kanalı görürük.
00:08:4516 hüceyrənin luminal tərəfi.
00:08:4805 Biri TMEM16A tərəfindən əmələ gələn kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalıdır.
00:08:5314 Digəri isə CFTR-dir.
00:08:5628 Və bu, kistik fibroz xəstəliyi ilə əlaqəli kanaldır.
00:09:0203 Və bu xlorid kanalları nəzarətdən məsuldur və ya nəzarətdə iştirak edir,
00:09:0919 hava yolu səthi mayesinin qalınlığı, ASL.
00:09:1520 Və epiteliyanın luminal tərəfini əhatə edən bu maye çox vacibdir.
00:09:2322 Hava yolunda patogenlərin mukosiliar təmizlənməsi.
00:09:3018 Tənəffüs yolunda, TMEM16A tərəfindən əmələ gələn bu kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalları da asanlaşdırır
00:09:3900 musinin lümenə salınması.
00:09:4222 Və 1980-ci illərdən biz müxtəlif ekzokrin bezlərin tədqiqatlarından öyrəndik ki,
00:09:4926 kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalları, sekresiyaya nəzarət etmək üçün vacibdir,
00:09:5616 bilirsiniz, tüpürcək bezləri, tər vəziləri və s.
00:10:0005 Və bu bezlər TMEM16A-nı ifadə edir.
00:10:0628 Hamar əzələdə kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalları aktivləşdirilə bilər, məsələn,
00:10:1502 nöqtə buraxılışı ilə. daxili anbarlardan bolus kalsium.
00:10:2201 Və bu, hüceyrə membranında yaxınlıqdakı kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanallarına səbəb olacaq
00:10:2818 açmaq, STIC kimi istinad edilən şeyə gətirib çıxarır: spontan keçici daxili cərəyan.
00:10:3700 Bu depolarizasiyaya səbəb olacaq.
00:10:3919 Və bu, daha da gərginliyə bağlı kalsium kanallarının açılmasına səbəb olacaq.
00:10:4321 Beləliklə, yüksələn kalsium və hamar əzələ daralmasını davam etdirmək üçün müsbət bir rəydir.
00:10:5500 Bağırsaqda, bilirsiniz ki, mədə-bağırsaq traktında hüceyrələr var.
00:11:0116 Cajalın interstisial hüceyrələri.
00:11:0416 Eyni şəkildə, kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalları da var.
00:11:0823 Daxili mağazalardan bir kalsium nəfəsi olduqda, bir STIC yaradacaq,
00:11:1518 burada qeyd olunub, bu kiçik yüksəliş.
00:11:1821 Və bu spontan keçici depolarizasiya daha sonra açılışa səbəb olacaq
00:11:2505 gərginliyə bağlı kalsium kanalları və bu yavaş dalğaları yaradın.
00:11:3103 Cajalın interstisial hüceyrələri hamar əzələlərlə elektriklə birləşmiş boşluq qovşaqlarındadır.
00:11:3815 Beləliklə, bağırsaqda əslində Cajalın interstisial hüceyrələrinin bütün şəbəkəsi var.
00:11:4514 elektriklə bir-birinə və həmçinin hamar əzələlərə bağlıdır.
00:11:5017 Və bu yavaş dalğaların yayılması mədə və bağırsaqların ritmik hərəkətini idarə edir.
00:12:0002 Beləliklə, vəhşi tip nəzarətdə təcrid olunmuş mədənin hələ də ritmik daralmadan keçdiyini görürük.
00:12:0828 Amma mutant siçanlarda, TMEM16A olmadan, mus. mədə bunu etmir.
00:12:1815 Ritmik hərəkət yoxdur.
00:12:2125 Beləliklə, Cajalın interstisial hüceyrələrində TMEM16A formalaşması üçün məsuliyyət daşıyır və ya tələb olunur
00:12:3220 kardiostimulyator fəaliyyəti, mədə-bağırsaq traktının ritmik hərəkətini idarə edən bu yavaş dalğalar.
00:12:4120 Epitel hüceyrələrində, TMEM16A və CFTR-də yenidən luminal tərəfdədir,
00:12:5100 epitel hüceyrələrinin apikal tərəfi.
00:12:5415 Beləliklə, bu iki fərqli xlorid kanalı eyni tərəfdə, luminal tərəfdə
00:13:0016 bağırsaqdakı epitel hüceyrələrinin, həmçinin tənəffüs yollarında,
00:13:0523, kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanallarının aktivləşdirilməsinin bir yol ola biləcəyi perspektivini artırdı.
00:13:1514 kistik fibrozlu xəstələrin bəzi simptomlarını azaltmaq və ya yaxşılaşdırmaq.
00:13:2418 Qeyd etdiyim kimi, TMEM16A müxtəlif epitel toxumalarında çox geniş şəkildə ifadə edilir.
00:13:3115 Və bu epitel hüceyrələrində kanal zülalı hüceyrə membranında və həmçinin
00:13:3720 kirpiklərin səthində, mikrovilli daxildir.
00:13:4307 Və bu kanalların nə edə biləcəyini və ya bu kanalların hansı funksiyaları ola biləcəyini soruşmaq
00:13:4924 epiteliyada, Mu He epitel hüceyrələrində bir xlorid sensoru, bir flüoresan zülal ifadə etdi,
00:13:5724 və flüoresansın xarici xlorid konsentrasiyası ilə dəyişəcəyini tapdı.
00:14:0504 Xlorid konsentrasiyasının azaldılması flüoresansın artmasına səbəb olacaq.
00:14:0924 Və daha yüksək xlorid konsentrasiyasını bərpa etmək, flüoresan intensivliyin azalmasına səbəb olacaq.
00:14:1806 Və beləliklə fluor. flüoresans intensivliyi ilə tərs mütənasibdir
00:14:2411 sitozolda xlorid konsentrasiyası.
00:14:2806 Və 16A olmayan mutant hüceyrələrdə, çəhrayı olanlar və ya müalicə olunan nəzarət hüceyrələri
00:14:3814 Bu kanalın blokatoru, floresan intensivliyində azalma var.
00:14:4417 Beləliklə, bu hüceyrələrdəki kanalın xlorid homeostazını idarə etdiyini görürük.
00:14:5104 Beləliklə, kanal fəaliyyəti olmadan, sitoplazmik xlorid konsentrasiyası daha yüksəkdir.
00:15:0008 Xlorid konsentrasiyasının dəyişməsinin nəticələrinə baxmaq üçün,
00:15:0616 Bir şey Mu O qeyd etdi ki, endosom ticarətinin təkrar emalı xlorid konsentrasiyasından asılıdır.
00:15:1515 Beləliklə, xlorid konsentrasiyasının azaldılması E-cadherin görünüşünü artıracaq
00:15:2217 təkrar emal endosomunda.
00:15:2524 Və E-cadherinin təkrar emalı hər zaman baş verən bir prosesdir.
00:15:3126 Bu, hüceyrələrə E-cadherin tərəfindən əmələ gələn adherens qovşaqlarını yenidən təşkil etməyə imkan verir.
00:15:3927 Hüceyrələr öz tənzimləmələrini tənzimləyərkən bu xüsusilə vacibdir
00:15:4621 qonşularla, embriogenez vəziyyətində olduğu kimi, inkişaf zamanı.
00:15:5125 Beləliklə, erkən mərhələlərdə, bu panellərdə epitel hüceyrələrinin hələ də bir mərhələdə olduğunu görürük.
00:16:0200 aktiv yayılma.
00:16:0420 Onlar bir-birinə qarşı, əsasən beş kənarları olan beşbucaqlılar şəklində paketlənirlər.
00:16:1122 Və daha sonra inkişafda, sonra bu epiteliya sabitləşdi və bal pətək şəklində altıbucaqlı kimi qablaşdırıldı.
00:16:2318 Və TMEM16A olmayan mutant siçanlarda bu keçiddən. epiteliyanın sabit formasına
00:16:3423 çatışmazlıqdır.
00:16:3615 Biz altıbucaqlılara bu keçidi görmürük.
00:16:3922 Bu, çox güman ki, tələb olunan E-kaderinin təkrar emalındakı dəyişikliyin nəticəsidir.
00:16:4905 epitel hüceyrələrinin yenidən qablaşdırılması üçün.
00:16:5311 Sitoplazmada xlorid konsentrasiyası ilə vasitəçilik edilən digər təsir və ya nəzarət
00:17:0213 təkrar endosomların pericentriolar bölgəyə ticarəti.
00:17:0828 Və bu bölgədəki təkrar emal edən endosomlar əslində membran təchizatıdır,
00:17:1511 ilkin kirpiklərin meydana gəlməsi üçün siliogenez üçün membran mənbəyi.
00:17:2115 Və bu, mutantlarda, çoxlu toxumalarda niyə daha qısa ilkin kirpikləri gördüyümüzü izah edir.
00:17:3424 İndi biz bəzi fizioloji funksiyalardan keçdik,
00:17:3909 Mən dişliləri dəyişəcəyəm və bu kanalların necə işlədiyi haqqında danışacağam.
00:17:4416 UCSF həmkarım Yifan Cheng ilə birgə apardığımız son araşdırmada biz gördük
00:17:5200 kanal. strukturunda, krio-EM analizi ilə.
00:17:5807 Zülalın bir dimer meydana gətirdiyini görürük.
00:18:0202 Həqiqətən də interfeysdə qırmızı ilə işarələnmiş çox yaxşı təşkil edilmiş lipidlər var.
00:18:0927 Və biz hər monomerdə iki kalsium ionunu görürük.
00:18:1411 Və onlar məsamənin olduğu yerə olduqca yaxındırlar.
00:18:1802 Beləliklə, iki kalsium ionu beş asidik qalıq və bir asparagin tərəfindən əlaqələndirilir.
00:18:2825 Və kalsium bağlayan yerin yanında məsamə var.
00:18:3320 Bu, on transmembran seqmentindən altısı tərəfindən formalaşır.
00:18:3927 Altıdan üçü, kalsium bağlama yerlərini ehtiva edən transmembran seqmentlərdir,
00:18:4606 turşu qalıqları və asparagin.
00:18:5109 Məsamələri əhatə edən qalıqları mutasiya etdikdə, yaxınlıqda bir çox qalıq tapdıq
00:19:0024 kanalın keçidində rol oynayan məsamələrin daralması, sonra da məsamə astarının qalıqları
00:19:0815 anion keçirmə üçün vacib olan məsamə boyunca.
00:19:1320 Beləliklə, bu məsamə astarlı qalıqlardan hər hansı birinin, onların hamısının, alaninlə dəyişdirilməsi,
00:19:2301 bir-bir, biz görürük ki, yodidin keçiriciliyinə qarşı xlorid keçiriciliyi dəyişdi,
00:19:3020 məsamə boyunca bu qalıqların məsamədəki anionlarla qarşılıqlı əlaqədə olduqlarını göstərir ki, onların nüfuzuna nəzarət edir.
00:19:4305 Və daralma sahəsinin yaxınlığında olan qalıqların çoxluğu təsir göstərir
00:19:5211 kanalın qapalı vəziyyətinə qarşı açıq vəziyyətdə zülalın sabitliyi.
00:19:5808 Beləliklə, bu qalıqların alanin mutasiyaları görünən kalsium həssaslığını dəyişdirəcək
Aktivləşdirmə üçün kanalın 00:20:0525.
00:20:1122 80-ci illərdən bəri məlum olan əlamətdar xüsusiyyət mavi üçbucaqlarla göstərilir
00:20:2126 və cari gərginlik əlaqəsindəki qırmızı almazlar.
00:20:2719 Və sitozolda kalsium konsentrasiyası aşağı olduqda, kanal göstərir
00:20:3412 çox güclü gərginlik asılılığı.
00:20:3701 Lakin kalsium konsentrasiyası daha yüksək olduqda, xətti cərəyan-gərginlik əlaqəsi var.
00:20:4313 Gərginlikdən asılılıq çox azdır.
00:20:4526 Təbiətdə bu il bildirilən son araşdırmamız. Neuron, yol haqqında daha çox fikir verir
00:20:5520 kanal işləyir.
00:20:5802 Biz görürük ki, çox güman ki, kanalın əslində iki fərqli açıq vəziyyəti var.
00:21:0408 Kanal və ya hər bir monomer bir kalsiuma bağlı olduqda, o, çox gərginlikdən asılıdır,
00:21:1313 Depolarizasiya olmadığı halda kanal bağlanır.
00:21:1928 Beləliklə, membran daha müsbət bir dəyərə depolarizasiya edildikdə, ani bir cərəyan görürük.
00:21:2705 Bu açıq vəziyyəti əks etdirir.
00:21:3122 Və fizioloji olaraq bu təkin əhəmiyyəti. tək-tək işğal olunan kanal budur
00:21:4400 bu kanallar həqiqətən istirahət edən membran potensialına təsir etməyəcək, lakin
00:21:4925 həyəcanverici sinaptik potensialı və həmçinin fəaliyyət potensialını modullaşdırır.
00:21:5520 Çünki, bu sinaptik potensiallar və ya fəaliyyət potensialları zamanı depolarizasiya olacaq.
00:22:0311 İndi yaşıl əyriyə və mavi əyriyə baxsaq, görərik ki, yalnız
00:22:1022 məsamələrdən keçən müxtəlif anionlar, kanalın fəaliyyəti fərqlidir.
00:22:1722 Beləliklə, yodidin kanal fəaliyyətini gücləndirməkdə daha çox təsiri olacaq.
00:22:2508 xlorid.
00:22:2713 Və beləliklə, bu müsbət rəyin bir formasıdır.
00:22:3104 Kanal açıldıqdan və anionlar məsamələrdən keçdikdən sonra,
00:22:3517 bu, əslində kanalın fəaliyyətini gücləndirəcək.
00:22:4013 Və sonra biz uzun depolarizasiya ilə bu gərginlik sıxacının təcrübəsində görürük,
00:22:4800 kanal fəaliyyətində tədricən artım var.
00:22:5119 Və bu, ikinci kalsium bağlama sahəsinin işğalını əks etdirir.
00:22:5703 Kanalda hər iki kalsium bağlama yeri tutulduqda, o, başqa bir kanala keçir.
00:23:0414 Gərginlikdən asılılıq göstərməyən açıq uyğunluq.
00:23:0804 Və bu artan fəaliyyət fizioloji cəhətdən də vacibdir.
00:23:1402 Beləliklə, son araşdırmalarda görürük ki, bu halda aşağı zeytun neyronlarının qeydi,
00:23:2322 TMEM16B tərəfindən əmələ gələn kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalının çıxarılması fəaliyyət potensialı dalğa formasını dəyişəcək,
00:23:3122 müddət, həmçinin hiperpolarizasiyadan sonrakı.
00:23:3620 Və bu digər misalda talamokortikal neyronlardan qeyd olunur,
00:23:4403 bu, uzunmüddətli depolarizasiya və bir sıra fəaliyyət potensialının yaranması ilə,
00:23:5314 fəaliyyət potensialı zamanı bu uzun müddətli depolarizasiya və kalsium girişi
00:24:0006 kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanallarının getdikcə daha böyük bir hissəsinə və ya daha çox sayda olmasına səbəb olacaq.
00:24:1104 hər iki kalsium bağlayan yerin tutulması və daha aktiv vəziyyətə gəlməsi.
00:24:2126 Və bu, atəş nisbətində mütərəqqi bir azalmaya səbəb olacaq.
00:24:2716 Və bu, sünbül tezliyinin uyğunlaşması kimi tanınan fenomendir.
00:24:3621 Bu, məməlilərdə TMEM16 ailəsinin olduğunu göstərir.
00:24:4426 -- TMEM naməlum funksiyası olan transmembran protein deməkdir --
00:24:5101 bilirik ki, 16A və 16B kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalları əmələ gətirir.
00:24:5608 Digər ailə üzvlərinin funksiyalarının həqiqətən çox müxtəlif olduğunu görmək olduqca təəccüblü idi.
00:25:0406 Onların hamısı kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanalları deyil.
00:25:0921 Siyahıya endiyimiz zaman, TMEM16C-nin köməkçi bir alt vahid kimi davrandığını gördük.
00:25:1715 kalium kanalı, natriumla aktivləşdirilmiş kalium kanalı.
00:25:2205 Beləliklə, sahib olmaq. kanal həm alfa alt bölməsinə, həm də beta alt bölməsinə malikdir, TMEM16C,
00:25:3019 və daha çox natrium həssaslığına və daha çox sabitliyə sahib olacaq.
00:25:3502 Beləliklə, dorsal kök qanqliyasının duyğu neyronlarında, vəhşi tipdə var.
00:25:4309 daha çox bu kanallar və TMEM-də daha çox natriumla aktivləşdirilmiş kalium cərəyanları.
00:25:5010 TMEM16C olmayan heyvanlarda.
00:25:5513 Və son nəticə TMEM16C-nin sökülməsi bu sensor neyronların həyəcanlılığını artıracaq
00:26:0419 və həmçinin heyvanın ağrı həssaslığını artırın.
00:26:1203 Və başqa bir nümunə TMEM16F-dir.
00:26:1424 Bu, qanaxma pozuqluğu olan bir insan xəstəliyi ilə əlaqəli, əlaqəli olduğu ortaya çıxdı
00:26:2225 Scott sindromu kimi tanınır.
00:26:2516 Və TMEM16F funksiyası kalsiumla aktivləşdirilmiş lipid skramblaz fəaliyyəti üçün tələb olunur
00:26:3502 trombosit hüceyrələrində və digər hüceyrə növlərində.
00:26:3904 Və lipid iki qatında lipidlərin çırpılması qırmızı ilə işarələnmiş lipidlərə imkan verir,
00:26:4619 fosfatidil serin, hüceyrə səthinə məruz qalacaq.
00:26:5112 Və bu, toxuma faktorları üçün eniş meydançası kimi xidmət edir.
00:26:5611 Və bu, nəticədə trombin istehsalına və qan laxtalanmasına səbəb olur.
00:27:0515 Və digər üzvlər üçün, ehtimal ki, funksiyalar maraqlı olacaq, lakin tamamilə fərqli olacaq.
00:27:1208 Beləliklə, bunların hamısı hələ də açıq suallardır.
00:27:1512 Beləliklə, TMEM16 ailəsinin bu araşdırması üçün Bjorn Schroeder həmin aksolotl oositlərindən istifadə etdi.
00:27:2600 kanalın ifadə klonlanması.
00:27:2920 Beləliklə, TMEM16A və B kalsiumla aktivləşdirilmiş xlorid kanallarıdır.
00:27:3515 Fen Huang, kalium kanalının köməkçi alt birliyi olduğu ortaya çıxan TMEM16C-nin tədqiqini etdi.
00:27:4516 Andrew Kim və Huanghe Yang laboratoriyamızdan TMEM16F-də ilkin araşdırma apardılar.
00:27:5328 qanaxma pozğunluğuna.
00:27:5514 Jason Tien, John Gilchrist, Mu He, Shengjie Feng və Chris Peters
00:28:0409 Ən son biofiziki və fizioloji tədqiqatlar, o cümlədən krio EM tədqiqatı əməkdaşlıqda
00:28:1207 Yifan Cheng ilə.
00:28:1404 Və bir neçə digər UCSF həmkarları, o cümlədən Dan Minor, Charly Craik və Michael Grabe.
00:28:2319 Ağrı araşdırması Allan Basbaum ilə birlikdə edildi.
00:28:2811 Və qanaxma pozuqluğu. Bilirsiniz, qan laxtalanma araşdırması əməkdaşlıqla edildi
00:28:3614 Shawn Coughlin ilə.
00:28:3821 Bütün bunlar Yuh-Nung Jan ilə uzunmüddətli əməkdaşlıqdır.
00:28:4227 Və tədqiqat Howard Hughes Tibb İnstitutu, NIH tərəfindən dəstəkləndi.
00:28:4927 və bir sıra doktoranturadan sonrakı təqaüdlər.
00:28:5300 Təşəkkür edirəm.

  • 1-ci hissə: İon kanallarına giriş: kalium kanallarının roluna və funksiyasına yaxından nəzər salın

Dendrit | Giriş, Struktur & Funksiyalar

Dentrit nədir: Dendrit sözü yunanca "ağac" və ya "e ağac kimi budaqlı" mənasını verən "Dendron" sözündən götürülmüşdür. Dendrite neyrondan çıxan çıxıntıya bənzər qısa qoldur. Dendritlər hüceyrələr arasında kimyəvi mesajlar üçün ötürücü və qəbuledici kimi işləyirlər.

Dendritlar sinir hüceyrəsindən (neyron) alır və onu başqa bir sinir hüceyrəsinə (neyron) köçürürdü. Məlumatın bir sinir hüceyrəsindən digər hüceyrəyə ötürülməsi prosesi elektrokimyəvi siqnallar olan kimyəvi siqnallardan və elektrik impulslarından istifadə etməklə həyata keçirilir. Bir neyrondan ötürülən məlumat kimyəvi siqnallarla tez-tez dendritdə qəbul edilir, sonra hüceyrə orqanına (soma) keçir və elektrik impulsu kimi neyron akson boyunca davam edir. Sonra, nəhayət, müvəffəqiyyətlə sinapsdakı növbəti neyrona köçürülür, bu da iki sinir hüceyrəsinin (neyronların) kimyəvi siqnalların köməyi ilə məlumat mübadiləsi apardığı bölgə və ya yerdir. Sinapsda bir neyronun bitmə nöqtəsi və digər dendritlərin başlanğıcıdır. Dendritlar, bir neyrondan digərinə siqnal göndərmək və qəbul etmək üçün istifadə olunan hüceyrə orqanının budaqlarıdır.

Dendritin quruluşu

Dendritin funksiyası:

Dendritin funksiyaları bir neyrondan bir siqnal almaq, bu siqnalları emal etmək və sonra neyronun hüceyrə orqanına (soma) məlumat siqnalına ötürməkdir.

Dendritlər tərəfindən yerinə yetirilən üç əsas funksiya vardır: Məlumat qəbul etmək, məlumatı emal etmək və məlumat ötürmək.

Məlumat almaq:

Məlumat qəbul etmək dendritlərin ilk funksiyasıdır. Dendritlar ağacın budaqları kimidir, çünki onlar məlumat ötürmək üçün istifadə olunur. Dendritlar hüceyrə gövdəsindən və ya neyron somasından uzanır və onu daha kiçik çıxıntılar şəklində açır. Bu proyeksiyaların sonunda sinapslar, transferin reallaşdığı bölgədir. Başqa sözlə, sinapslar iki neyronun siqnallarını mübadilə etdiyi yerlər və ya bölgələrdir. Pre-sinaptik və ya yuxarı axın neyronları "aksonal terminal" kimi tanınan son neyronlarda yerləşən neyrotransmitterləri buraxır. Post-sinaptik və ya aşağı axın neyronları neyrotransmitterləri adətən dendritlərdə aşkar edərkən.

Pre-sinaptik neyron sinapsda nörotransmitterləri buraxır. Nörotransmitterlər postsinaptik neyronlar tərəfindən aşkar edilən molekullardır. Postsinaptik neyron neyrotransmitterləri aşkar edir, çünki bu molekulların bağlandığı neyrotransmitterlərin reseptorları var. Əgər postsinaptik neyronda xüsusi nörotransmitter reseptoru yoxdursa, o zaman neyrotransmitter heç bir təsir göstərməyəcək. Nörotransmitterlərin bəzi nümunələri norepinefrin, qlutamat, GABA, serotonin və dopamindir.

Bəzi neyron növlərinin kiçik çıxıntıları olan dendritlərdə dendritik tikanları var. Bu kiçik çıxıntılar dendritlərdən və neyrotransmitter reseptorları olan dendritdən neyrotransmitterlərin aşkarlanmasını artırır.

Proses məlumatı:

İnformasiyanın qəbulu funksiyası yerinə yetirildikdən sonra növbəti funksiya dendritlər tərəfindən yerinə yetirilən proses məlumatıdır. Postsinaptik neyronda nörotransmitter reseptorunun bağlanmasından sonra siqnalların kaskadı başlayır, bu, sinapsda məlumatın işlənməsini təmin edir. Bu siqnal kaskadı və ya siqnal kaskadı neyrotransmitterdən və neyrotransmitterlərin reseptorlarından asılıdır. Qlutamat və GABA kimi inhibitor nörotransmitterlər də daxil olmaqla bir çox digər nörotransmitterlər var. Nörotransmitter reseptorları müəyyən liqand-qapılı ion kanallarını aktivləşdirmək üçün istifadə olunan siqnal və ya siqnal kaskadını işə salır. Liqanda qapılı ion kanalı ionların natrium, kalsium, xlorid və s. kimi neyronlara daxil olmasına və ya kalium kimi neyronlardan mövcud olmasına imkan verir.

İnhibe edən nörotransmitterlərdə oxşar bir şey baş verir, lakin liqand-qapılı Na+ kanallarını aktivləşdirmək əvəzinə, liqand-qapılı Cl-kanallarının aktivləşdirilməsi nəticəsində əldə edilən nəticə bağlanır. Cl-kanalı postsinaptik neyrona axır, K+ isə hüceyrədən çıxacaq. Baxmayaraq ki, mənfi yükün xalis axını (Cl-) hüceyrə membranında potensialın azalmasına səbəb olur. Sonra hüceyrə hiperpolarizasiyaya məruz qalacaq.

Transfer məlumatı:

Nəhayət, dendritlər məlumat ötürmə funksiyasını yerinə yetirir. Müxtəlif EPSP-lərin cəmi bir fəaliyyət potensialına başlamaq üçün post-sinaptik neyron üçün tələb olunan həddi keçə bilər.

Neyronun fizioloji testi və ya normal membran potensialı -65 mV-dir. Bu o deməkdir ki, neyronların içindəki mənfi yük hüceyrənin xarici hissəsinə aiddir. Bunun səbəbi hüceyrənin bölgəsində bəzi müsbət yük (K+) və bəzi mənfi yüklü ionların (A-) olmasıdır, lakin hüceyrənin xaricində Na+ və Ca2+ kimi çoxlu müsbət ionlar və bir mənfi yük ionu var. Cl- kimi. Bütün yüklərin cəmlənməsinin nəticəsi hüceyrənin xarici hissəsini çox müsbət, hüceyrənin içini isə çox mənfi edir.

EPSP baş verdikdə postsinaptik neyronun membran potensialı artır, məsələn -65mV-dən -64mV-ə qədər, bu da daha az mənfi yükə çevrilir. Müxtəlif EPSP-lərin cəmlənməsi neyron membran potensialını meydana gətirdikdə, o, -55 mV-lik həddə çatır. Sonra, məlumatı bəzi və ya hüceyrə orqanına və akson boyunca postsinaptik neyronun sonuna ötürən neyron tərəfindən işə salınan fəaliyyət potensialı.

Dendritlərin nasazlığı:

Sinir sisteminin müxtəlif pozğunluqları ilə əlaqəli dendritlərdəki nasazlıqlar. Dendritlərin nasazlıqları növü və şiddət dərəcəsi ilə fərqlənir. Onun diapazonu anormal morfologiyadan dendritik budaqlanmanın pozulmasına qədərdir. Dendritlərin bütün nasazlığı autizm, depressiya, şizofreniya, narahatlıq, Alzheimer və Daun sindromu kimi xəstəliklərlə əlaqələndirilir.


İstinadlar

Bernard C, Johnston D (2003) Hipokampal dendritlərdə fəaliyyət potensialının geri yayılması üçün məsafədən asılı olaraq dəyişdirilə bilən hədd. J Neyrofiziol 90(3):1186-1807

Buzsáki G (2002) Hipokampusda teta salınımları. Neyron 33:325–340

Chen X, Johnston D (2004) Siçovulların hipokampusunun CA1 piramidal neyronlarının dendritlərində tək gərginliyə bağlı K+ kanallarının xüsusiyyətləri. J Physiol 559:187–203

Chen X, Johnston D (2005) Hipokampal CA1 piramidal neyronlarının dendritlərində konstitutiv olaraq aktiv G-protein-qapılı daxili düzəldici K+ kanalları. J Neurosci 25:3787–3792

Colbert CM, Magee JC, Hoffman DA, Johnston D (1997) Hipokampal CA1 piramidal neyronlarında dendritik fəaliyyət potensialının fəaliyyətdən asılı zəifləməsinin əsasında Na+ kanallarının inaktivasiyası nəticəsində yavaş bərpa yatır. J Neurosci 17(17):6512–6521

London M, Häusser M (2005) Dendritik hesablama. Annu Rev Neurosci 28:503-532

Hoffman DA, Magee JC, Colbert CM, Johnston D (1997) Hipokampal piramidal neyronların dendritlərində siqnalın yayılmasının K+ kanalının tənzimlənməsi. Təbiət 387(6636):869–875

Jaffe DB, Johnston D, Lasser-Ross N, Lisman JE, Miyakawa H, Ross WN (1992) Na+ sünbüllərinin yayılması hipokampal neyronlara dendritik Ca2+ daxil olma modelini müəyyən edir. Təbiət 357(6375):244–246

Jan LY, Yan YN (1997) Eukariotlardan və prokaryotlardan klonlanmış kalium kanalları. Annu Rev Neurosci 20:91–123

Johnston D, Magee JC, Colbert CM, Cristie BR (1996) Neyronal dendritlərin aktiv xüsusiyyətləri. Annu Rev Neurosci 19:165–186

Lorincz A, Notomi T, Tamas G, Shigemoto R, Nusser Z (2002) HCN1-in piramidal hüceyrə dendritlərində qütbləşmiş və bölmədən asılı paylanması. Nat Neurosci 5:1185–1193

Magee JC, Johnston D (1995a) Hipokampal piramidal neyronların dendritlərində gərginliyə bağlı kanalların sinaptik aktivləşdirilməsi. Elm 268(5208):301–304

Magee JC, Johnston D (1995b) Siçovul CA1 piramidal neyronlarının apikal dendritlərində tək gərginlikli Na+ və Ca2+ kanallarının xarakteristikası. J Physiol (Lon.) 487:67–90

Magee JC (1998) Dendritik hiperpolarizasiya ilə aktivləşdirilmiş cərəyanlar hipokampal CA1 piramidal neyronlarının inteqrativ xüsusiyyətlərini dəyişdirir. J Neurosci 18:7613–7624

Magee JC (1999) Dendritlərdə gərginliyə bağlı ion kanalları. In: Stuart et al. (red.) Dendritlar. Oxford University Press, Oksford, Böyük Britaniya, səh 139-160

Maletic-Savatic M, Lenn NJ, Trimmer JS (1995) In situ və in vitro inkişaf edən siçovulların hipokampal neyronlarında K+ kanal polipeptidlərinin diferensial məkan-zaman ifadəsi. J Neurosci 15:3840–3851

Regehr WG, Connor JA, Tank DW (1989) Sinaptik aktivasiya zamanı hipokampal piramidal hüceyrələrdə kalsium yığılmasının optik görüntülənməsi. Təbiət 341:533–536

Segev I (1995) Dendritik funksiyanın nəzəri əsası. MIT Press, Cambridge, MA

Spruston N, Schiller Y, Stuart G, Sakmann B (1995) Fəaliyyətdən asılı fəaliyyət potensialı işğalı və hipokampal CA1 dendritlərinə kalsium axını. Elm 268(5208):297–300

Stuart GJ, Sakmann B (1994) Somatik fəaliyyət potensialının neokortikal piramidal hüceyrə dendritlərinə aktiv şəkildə yayılması. Təbiət 367(6458):69–72

Stuart G, Spruston N, Sakmann B, Häusser M (1997) Məməli CNS-nin neyronlarında fəaliyyət potensialının başlaması və geri yayılması. Trendlər Neurosci 20:125–131

Varga AW, Yuan LL, Anderson AE, Schrader LA, Wu GY, Gatchel JR, Johnston D, Sweatt JD (2004) Kalsium-kalmodulindən asılı kinaz II Kv4.2 kanal ifadəsini modullaşdırır və neyron A tipli kalium cərəyanlarını yüksəldir. J Neurosci 24:3643–3654

Wong RKS, Prince DA, Basbaum AI (1979) Hipokampal neyronlardan intradendritik qeydlər. Proc Natl Acad Sci USA 76:986–990


Xülasə

Hipokampal CA1 piramidal neyronlarının dendritlərində bir çox növ gərginliyə bağlı ion kanalları mövcuddur, onlardan bəziləri olduqca yüksək sıxlıqda mövcuddur. Bu icmalda biz ilk növbədə iki üzərində cərəyan etmişik: sünbül repolarizasiyasında iştirak edən və tək fəaliyyət potensialından sonra qısa bir hiperpolyarizasiyanı ortaya çıxaran sürətli Ca 2+-dan asılı K+ cərəyanı və sürətlə aktivləşən K+ cərəyanı. kiçik depolarizasiya ilə sürətlə təsirsizləşir. Distal dendritlərdə sürətli Ca 2+-dan asılı K+ cərəyanının olmaması əhəmiyyətli dərəcədə daha geniş dendritik fəaliyyət potensialına cavabdeh olan ən azı bir amildir ki, bu da NMDA reseptorlarını blokdan çıxarmaq və Ca 2+ axını zamanı effektiv vaxt pəncərəsini təmin edə bilər. LTP induksiyası. Dendritlərdəki böyük, keçici K+ cərəyanı əsasən dendritlərə geri yayılan fəaliyyət potensialının azalması amplitudasına, eləcə də dendritik depolarizasiya nəticəsində fəaliyyət potensialının başlanması həddinin artırılmasına cavabdehdir. Keçici K + cərəyanı dendritlərdə kifayət qədər böyük ola bilsə də, PKA, PKC və MAPK daxil olmaqla bir sıra protein kinazlarının fəaliyyəti ilə də modulyasiya edilə bilər (yəni azaldılır). Bu kinazlar öz növbəsində hipokampusun bu bölgəsində fəaliyyət göstərdiyi bilinən bir sıra nörotransmitterlər və noradrenalin (norepinefrin), dopamin, asetilkolin və hüceyrədaxili Ca 2+ kimi ikinci xəbərçilər tərəfindən aktivləşdirilir.

Kimyəvi modulyasiya ilə yanaşı, bu K + kanalları da zaman və gərginlikdən asılı mexanizmlərlə neyronda tənzimlənir. Hüceyrənin depolarizasiyası kanalların inaktivasiyasına və bununla da onların EPSP-ləri və geri yayılan fəaliyyət potensialını azaltmaq üçün effektivliyinin azalmasına səbəb olur. K+ kanallarının bu cür dinamik tənzimlənməsi pre- və postsinaptik elementlərin müxtəlif fəaliyyət nümunələrinin sinaptik girişlərin güclənməsinə və ya zəifləməsinə səbəb olub-olmamasının vacib müəyyənedicisi ola bilər.


MÜZAKİRƏ

VGCC α1 alt bölmələrinin neyrotransmitter fenotip markerləri ilə birgə ifadəsi

Bu işin məqsədi VGCC-lər vasitəsilə kalsium siqnalının, ən azı qismən, inkişafda neyrotransmitter fenotip spesifikasiyasını modullaşdırdığı fərziyyəsini yoxlamaq idi. Xenopus laevis embrionlar. Bu fərziyyənin açıq bir proqnozu, ən azı regional səviyyədə nörotransmitter fenotipinin markerləri ilə xüsusi VGCC-lərin kolokalizasiyasının aydın bir nümunəsidir. Baxmayaraq ki, birgə ifadə təcrübələri heç bir VGCC α1 alt bölməsinin hər ikisi ilə sadə bir-bir kolokalizasiya modelinə malik olmadığını nümayiş etdirdi. xVGlut1 və ya xVIAAT, araşdırılan əksər bölgələrdə VGCC-lər ilə birlikdə ifadə edilir xVGlut1 və ya xVIAAT bəzi neyronlarda, lakin VGCC ifadəsi bu markerlərdən heç birini ifadə etməyən neyronlarda da olur. Əksinə, xVGlut1xVIAAT VGCC α1 subunitlərini ifadə etməyən neyronlarda olur. Bununla belə, bir neçə VGCC α1 alt bölmələri hər ikisi ilə üstünlüklü kolokalizasiya nümayiş etdirir xVGlut1 və ya xVIAAT. Cav1.3 ilə daha tez-tez birlikdə ifadə olunur xVGlut1 Halbuki Cav1.2Cav3.1 ilə daha tez-tez birlikdə ifadə olunur xVIAAT. Bu diferensial ifadə, xüsusi VGCC alt bölmələrinin həyəcanverici və inhibitor nörotransmitter fenotiplərinin təyin edilməsinə vasitəçilik edə biləcəyini göstərir. Baxmayaraq ki Cav2.1Cav2.2 hər ikisi sıx birgə ifadə nümunələri nümayiş etdirir, hər ikisi ilə əlaqələndirilir xVGlut1xVIAAT spesifik regiondan asılı olaraq (Cədvəl 1, 2).

Bu təhlil üçün xəbərdarlıq VGCC α1 alt bölmələrinin geniş alternativ birləşmə nümayiş etdirməsidir (Rajapaksha və digərləri, 2008 Zhang və digərləri, 2010 Gardezi et al., 2010 Tuluc və Flucher, 2011 Tan et al., 2012). Bu variantlar inkişaf zamanı və sinir sisteminin müxtəlif bölgələrində depolarizasiyadan asılı kalsium siqnalının həssaslığını dəyişə bilən fərqli funksional xüsusiyyətlərə malikdir (Lipscombe et al., 2013-də nəzərdən keçirilir). Mümkündür ki, VGCC-lərin xüsusi splice izoformları xüsusi nörotransmitter fenotiplərinin müəyyən edilməsində vacibdir. Bu eksperimentlərdə istifadə edilən zondlar hər bir VGCC α1 alt bölməsinin çoxsaylı əlavə izoformalarını bağlaya bildiyindən, kolokallaşdırma təcrübələrində müşahidə edilən nümunələrə bir neçə fərdi nümunə daxil ola bilər. Eynilə, çünki xVIAAT həm GABAergik, həm də glisinergik fenotipləri qeyd edirsə, xüsusi VGCC-lər və bu təcrübələrdə fərqləndirilə bilməyən bu iki fenotipdən hər hansı biri arasında kolokalizasiya nümunələri ola bilər.

Nəzərə almaq lazımdır ki, neyrotransmitter fenotipinin spesifikasiyası prosesi, ehtimal ki, erkən mərhələlərdə baş verir. Ksenop Bu işdə araşdırılan mərhələdən daha inkişaf (erkən üzgüçülük tadpole). Bununla belə, bu işdə araşdırılan VGCC-lərin və nörotransmitter markerlərinin ifadə nümunələri məkan baxımından ardıcıldır. Ksenop embrion inkişafı (Gleason et al., 2003 Wester et al., 2008 Lewis et al., 2009) və sonrakı mərhələlərdə birgə ifadə nümunələri əvvəlki mərhələlərdə birgə ifadənin göstəricisidir. VGCC-lərin və sinir markerlərinin möhkəm ifadəsi səbəbindən təhlil üçün üzgüçülük çubuqları mərhələsi seçilmişdir. Bundan əlavə, müvafiq sinir fenotipini qorumaq üçün VGCC-lərin və nörotransmitter markerlərinin birgə ifadəsi bu sonrakı mərhələlərdə davam edə bilər. Sinapslar meydana gəldikdən sonra da neyrotransmitter şəxsiyyəti sabit bir tale deyil, elektrik fəaliyyətindəki dəyişikliklər müəyyən bir neyronda ifadə olunan neyrotransmitterləri təyin edə bilər (Spitzer, 2012-ci ildə nəzərdən keçirilmişdir). Neyrotransmitterin spesifikasiyasının artan sensor girişinə cavab olaraq dopaminerjik neyronların cəlb olunduğu ventral supraxiazmik nüvədə (vSCN) meydana gəldiyi bilinir (Dulcis və Spitzer, 2008). Yetkinlərin beynindəki hipokampusun mamırlı lif proyeksiyasında, dentat girusun fizioloji stimullaşdırılmasına cavab olaraq, eksklüziv olaraq glutamaterjik ötürülmə eyni vaxtda glutamaterjik və GABAergik siqnalla xarakterizə olunur (Gutiérrez, 2002). Müvafiq nörotransmitter fenotipinin saxlanması davam edir və bu prosesi tənzimləyən mexanizmlər, o cümlədən VGCC-lər vasitəsilə elektrik aktivliyi inkişaf boyu davam edəcək.

Neyron alt tipləri üçün marker kimi VGCC ifadəsi

VGCC ifadəsi ilə nörotransmitter fenotipi arasında möhkəm korrelyasiya olmasa da, inkişaf etməkdə olan onurğalıların sinir sistemi boyunca bu sinir genlərinin ətraflı xarakteristikası neyronların alt populyasiyalarını müəyyən etmək üçün istifadə edilə bilər. Həyəcanlandırıcı və inhibitor nörotransmitter fenotiplərinin məkan ifadəsi inkişaf etməkdə olan beyin (Gleason et al., 2003 Wester et al., 2008), onurğa beyni (Roberts et al., 2012-də nəzərdən keçirilmişdir) və retinada erkən embriogenez zamanı xarakterizə edilmişdir. (Dullin et al., 2007), sinir alt populyasiyalarında ifadə olunan xüsusi VGCC-lər daha az məlumdur. Bir sıra tədqiqatlar embriogenez zamanı VGCC-lərin ifadəsini xarakterizə etmişdir (Zhou et al., 2008 Lewis et al., 2009 Sanhueza et al., 2009), lakin bu, kalsium kanallarının və sinir fenotip markerlərinin birlikdə ifadəsini təsvir edən ilk hərtərəfli tədqiqatdır. . Birgə ifadə nümunələri hansı VGCC-lərin xüsusi inhibitor və həyəcanverici sinir alt populyasiyalarında ifadə edildiyini nümayiş etdirir.

Histoloji təhlillər göstərdi ki, bir çox hallarda VGCC-lər sinir sisteminin diskret, yüksək spesifik bölgələrində ifadə olunur. VGCC-lərin bu fərqli nümunəsi bu sinir alt populyasiyalarında müxtəlif fizioloji xassələrə kömək edə bilər. ifadəsi Cav1.2 dorsal onurğa beyninin inhibitor alt populyasiyalarında (cINs və aINs) qeyd olunur, çünki bu VGCC CREB-nin aktivləşdirilməsi ilə sinir geninin ifadəsini və plastisiyasını tənzimləməkdə güclü rol oynayır (Dolmetsch et al., 2001 Wheeler et al., 2008). Ventral onurğa beynindəki glutamaterjik enən interneyronların (dIN) inkişaf baxımından əhəmiyyətli iki VGCC ifadə etdiyi aşkar edilmişdir: Cav1.3kardiostimulyator neyronlarında kalsium salınımlarına kömək edən (Guzman et al., 2009, Vandael et al., 2013) və Cav2.1nörotransmitter azad vasitəçilik edən və sinaptik rəqabət (Hashimoto et al., 2011) və plastiklik (Mochida et al., 2008 Catterall et al., 2013 nəzərdən) iştirak edir. Nokaut modelləri bu VGCC-lərin neyroinkişaf əhəmiyyətini daha da nümayiş etdirdi Cav2.1 nokaut siçanları beyincikdə inkişaf anomaliyaları, o cümlədən Purkinje hüceyrələrinin aksonal şişməsi və xarici qranul hüceyrə təbəqəsinin çatışmazlığı (İyun və digərləri, 1999) və Cav1.3 nokaut siçanlarının lateral üstün zeytununda əhəmiyyətli dərəcədə daha az neyronları olan eşitmə beyinləri zəif inkişaf etmişdir (Hirtz et al., 2011). Əlavə olaraq, Cav1.3 nokaut siçanları yüksək səviyyələrdə glutamat, GABA və serotonin nümayiş etdirir, bu da VGCC-lərin nörotransmitterlərin normal ifadəsi üçün zəruri olduğunu göstərir (Sagala et al., 2012).

Hüceyrə mədəniyyətində kalsium aktivliyi, VGCC ifadəsi və nörotransmitter fenotipinin korrelyasiyası

Baxmayaraq ki, əvvəlki tədqiqatlar kalsium fəaliyyətinin qlobal manipulyasiyasının GABAergik və glutamaterjik neyronların nisbətində dəyişikliklərə səbəb olduğunu göstərir. Ksenop embrionlar, bu günə qədər heç bir tədqiqat kalsium fəaliyyəti, VGCC ifadəsi və tək hüceyrə səviyyəsində nörotransmitter fenotipi arasındakı əlaqələri tədqiq etməmişdir. Bu araşdırma göstərir ki, hüceyrə mədəniyyətlərində aşkar edilmiş beş VGCC α1 alt bölməsindən Cav2.1Cav2.2 kalsium fəaliyyətinin yüksək tezlikləri ilə ən güclü şəkildə əlaqələndirilir. Xüsusilə, sinir boşqab və ifadə sinir qat mərhələlərində mədəniyyət hüceyrələri Cav2.1 2 saatlıq təsvir zamanı aşkar edilə bilən ifadəsi olmayan hüceyrələrə və sinir borusu mərhələsində ekspressiya verən kultura hüceyrələrə nisbətən daha yüksək sünbül sayına malikdir. Cav2.2 bu VGCC üçün ifadəsi olmayan hüceyrələrə nisbətən əhəmiyyətli dərəcədə yüksək sünbül tezliyinə malikdir. Maraqlıdır ki, bu iki VGCC alt bölməsi həm inhibitor, həm də həyəcanlandırıcı sinir markerləri ilə ən yüksək birgə ifadəni nümayiş etdirir.

Mədəniyyətdə müsbət ifadəsi olan digər üç VGCC, Cav1.2, Cav1.3, və Cav3.2, tədqiq edilən dövrdə artan kalsium aktivliyi ilə əlaqəli deyildir, bunu nəzərdə tutan birgə ifadə nümunələrinə baxmayaraq Cav1.2Cav1.3 nörotransmitter fenotip spesifikasiyasında rol oynayır, onların üstünlüklü birgə ifadəsini nəzərə alaraq xVIAATxVGlut1, müvafiq olaraq. Bəzi VGCC α1 alt bölmələri kalsium fəaliyyətinin spesifik nümunələri ilə əlaqəli olduğundan, VGCC antaqonistinin tətbiqinin mədəni hüceyrələrə təsiri daha sonra araşdırıldı. Diltiazemə məruz qalan mədəni hüceyrələr əhəmiyyətli dərəcədə daha çox ifadə edirlər xVGlut1-müsbət hüceyrələr və əhəmiyyətli dərəcədə azdır xGAD67-müalicə olunmamış nəzarətdən daha müsbət hüceyrələr. Həyəcanlandırıcı nörotransmitter markerinin yuxarı tənzimlənməsi xVGlut1 azalmış kalsium fəaliyyəti cavab Borodinsky et al tapılan nəticə ilə razılaşır. (2004): hüceyrə membranlarını hiperpolyarlaşdırmaq və aktivliyi azaltmaq üçün kalium kanalı mRNT-nin yeridilməsi həyəcanverici ötürücülər glutamat və asetilkolin üçün daha çox immunreaktivliyə səbəb oldu. Eyni zamanda azalma xGAD67 Diltiazem məruz qalmasına cavab olaraq görülən mRNT ifadəsi də neyrotransmitter fenotip spesifikasiyasının homeostatik modelini dəstəkləyir (Spitzer və digərləri, 2005). (−)BayK 8644-ə məruz qalan mədəni hüceyrələr əhəmiyyətli dərəcədə daha az ifadə edirlər xVGlut1 sinir lövhəsi, sinir qatı və sinir borusu mərhələlərində nəzarət mədəniyyətlərindən fərqli olaraq hüceyrələr. Bununla belə, faiz xGAD67-müsbət hüceyrələr (−)BayK 8644 və nəzarət mədəniyyətlərində oxşardır ki, bu da digər siqnal faktorlarının neyrotransmitter fenotipinin spesifikasiyasına kömək etdiyini və müəyyən hallarda VGCC aktivasiyasının təsirindən üstün olduğunu göstərir.

Bir çox digər reseptorların və ion kanallarının erkən kalsium siqnalını tənzimlədiyi bilinir və buna görə də kalsiumdan asılı nörotransmitter fenotipinin spesifikasiyasına vasitəçilik etmək üçün ehtimal olunur. İyonotrop P2X ailəsini və metabotropik P2Y ailəsini əhatə edən purinergik reseptorlar qastrula və nevrulanın inkişafının erkən mərhələlərində ifadə edilir (Masse və Dale, 2012-də nəzərdən keçirilmişdir). Purinergik reseptorlar vasitəsilə ATP siqnalı sinir diferensasiyası ilə əlaqəli olan kalsium keçidlərinə səbəb ola bilər (Glaser et al., 2013-də nəzərdən keçirilir). Kalsium və natrium ionlarının hüceyrəyə daxil olmasına imkan verən keçici reseptor potensial kation kanallarının (TRPCs) inkişaf zamanı kalsium aktivliyinə vasitəçilik edə biləcəyi təklif edilmişdir (Leclerc et al., 2011-ci ildə nəzərdən keçirilmişdir). TRPC-lər blastula mərhələləri kimi erkən ifadə edilir Xenopus laevis və fibroblast böyümə faktoru (FGF) siqnalı ilə induksiya edilən kalsium keçidlərinin istehsalında iştirak etmişdir (Lee et al., 2009). TRPCs rəhbərliyi də daxil olmaqla, neyroinkişaf hadisələrində iştirak edir Ksenop neyron böyümə konusları (Shim et al., 2005 Kerstein et al., 2013) və siçovulların sinir kök hüceyrələrinin yayılması zamanı kalsium keçidlərini oyadan (Fiorio Pla et al., 2005). Bu alternativ mexanizmlər niyə yalnız bir neçə VGCC α1 alt bölməsinin fəaliyyətlə əlaqəli olduğunu, niyə VGCC-lərin funksional manipulyasiyasının neyrotransmitter fenotipini dəyişmədiyini və yuxarıda qeyd olunan birgə ekspressiya təcrübələrində neyronal fenotip markerlərinin bir çox bölgələrdə niyə tapılmadığını izah edə bilər. VGCC-lər. Fəaliyyətdən asılı nörotransmitter fenotipinin spesifikasiyasında digər kalsiumla əlaqəli kanalların və reseptorların rolunu xarakterizə etmək üçün əlavə araşdırmaya ehtiyac olacaq.


Gərginlikli kanalların dendritlərə təsiri və funksional rolu - Biologiya

MDPI tərəfindən nəşr olunan bütün məqalələr açıq giriş lisenziyası altında dərhal bütün dünyada əlçatan edilir. MDPI tərəfindən dərc edilmiş məqalənin, o cümlədən rəqəmlər və cədvəllər də daxil olmaqla, hamısının və ya bir hissəsinin təkrar istifadəsi üçün xüsusi icazə tələb olunmur. Açıq giriş Creative Common CC BY lisenziyası altında dərc olunan məqalələr üçün məqalənin hər hansı bir hissəsi orijinal məqaləyə aydın şəkildə istinad etmək şərti ilə icazəsiz təkrar istifadə edilə bilər.

Feature Papers sahədə yüksək təsir üçün əhəmiyyətli potensiala malik ən qabaqcıl tədqiqatları təmsil edir. Bədii məqalələr elmi redaktorlar tərəfindən fərdi dəvət və ya tövsiyə əsasında təqdim olunur və dərc edilməzdən əvvəl ekspert rəyindən keçir.

Bədii məqalə ya orijinal tədqiqat məqaləsi, tez-tez bir neçə texnika və ya yanaşmanı özündə cəmləşdirən əsaslı yeni tədqiqat işi, ya da elmi sahədə ən maraqlı nailiyyətləri sistematik şəkildə nəzərdən keçirən sahədəki ən son irəliləyişlərə dair qısa və dəqiq yenilikləri olan hərtərəfli icmal sənədi ola bilər. ədəbiyyat. Bu tip kağız tədqiqatın gələcək istiqamətləri və ya mümkün tətbiqlər haqqında dünyagörüşünü təmin edir.

Redaktorun Seçimi məqalələri dünyanın hər yerindən MDPI jurnallarının elmi redaktorlarının tövsiyələrinə əsaslanır. Redaktorlar jurnalda bu yaxınlarda dərc edilmiş az sayda məqaləni seçirlər ki, onlar müəlliflər üçün xüsusilə maraqlı və ya bu sahədə vacib olacaq. Məqsəd jurnalın müxtəlif tədqiqat sahələrində dərc edilmiş ən maraqlı işlərdən bəzilərinin şəklini təqdim etməkdir.


Gərginlikli kanalların dendritlərə təsiri və funksional rolu - Biologiya

Kalium kanalları

K+ kanalları hüceyrə membranı boyunca K+ ionlarının sürətli və seçici axınına imkan verən və beləliklə də hüceyrələrdə elektrik siqnalları yaradan membran zülallarıdır. Bütün heyvan hüceyrələrində mövcud olan gərginliyə bağlı K+ kanalları (Kv kanalları) transmembran potensialının dəyişməsi ilə açılır və bağlanır. Kv kanalları sinir sistemində elektrik impulslarının yaranması və yayılmasında əsas komponentlərdən biridir. Transmembran potensialında dəyişikliklər olduqda, bu kanallar açılır və membran potensialını bərpa etmək üçün hüceyrədən K+ ionlarının passiv axınına imkan verir.

Gərginlik Gating

Kv kanallarında darvazalar prosesinin sxematik görünüşü.

Kv kanallarının tetramer strukturu funksional və struktur cəhətdən müstəqil iki domendən ibarətdir: ion keçirici məsamə və gərginlik sensoru domenləri. İon keçirici məsamə keçirici yol ətrafında simmetrik şəkildə düzülmüş dörd alt hissədən ibarətdir. Gərginlik sensoru domenləri kanalın periferiyasında yerləşir və dörd transmembran seqmentindən (S1-S4) ibarətdir. Membran potensialındakı dəyişikliklərə cavab olaraq gərginlik-sensor sahələrinin struktur olaraq yenidən qurulması, xüsusən də hər üçüncü mövqedə müsbət yüklü amin turşularını ehtiva edən S4, ion keçiriciliyini aça və ya tıxaya bilən keçirici məsamələrdə konformasiya dəyişikliklərinə səbəb olur. cığır. Bu hərəkətlərin təbiəti və gərginlik sensorlarındakı konformasiya dəyişiklikləri mübahisələrə məruz qalmış və gərginlik keçidi üçün bir neçə model təklif edilmişdir.

Siçovulların beynindən alınan Kv1.2-nin bu yaxınlarda həll edilmiş kristal quruluşu kanalın açıq vəziyyətində gərginlik sensoru domeninin molekulyar arxitekturasını ortaya qoydu. Lipid molekullarından qorunan gərginlik sensoru domenində dörd Arginin qapısı qalığı müəyyən edilir. Gərginlik sensorlarının məsamə domeninə (qapı) qoşulması hüceyrə daxilində membran müstəvisinə paralel uzanan amfipatik alfa spiral vasitəsilə həyata keçirilir. Gərginlik sensoru sahəsindəki konformasiya dəyişiklikləri spiral bağlayıcı vasitəsilə ion keçirici məsamələrə ötürülür və ion keçirmə yolunun hüceyrədaxili qapısının açılması və ya bağlanması ilə nəticələnir. Bununla belə, bu birləşmənin təbiəti və bağlayıcı ilə məsamə arasındakı qarşılıqlı əlaqə hələ də sirr olaraq qalır.

İon keçiriciliyi

Kanalın yüksək seçiciliyindən məsul olan struktur element, gərginlikli və ya olmayan kalium kanalları arasında yüksək dərəcədə qorunan beş amin turşusunun ardıcıllığıdır. Amin turşularının bu uzantısı, TVGYG, kanalın ən dar hissəsini təşkil edir ki, bu da seçicilik filtri kimi tanınır. İon keçirmə yolu bu bölgədə K+ ionları üçün dörd bağlama yerini təmin edən oksigen atomları ilə örtülmüşdür. Seçicilik süzgəci vasitəsilə ion keçiriciliyi mexanizmi irəli sürülüb və tədqiq edilib. Kv1.2-nin məsamə sahəsinə dair son molekulyar dinamika tədqiqimiz, lipid iki qatında gərginlik meyli ilə idarə olunan kanal vasitəsilə K+ ionunun keçirilməsinin trayektoriyalarını təmin edə bilər (keçirmə trayektoriyasının filmini yükləmək üçün buraya klikləyin (mpeg,1.6M) ). Nəticələrimiz 1955-ci ildə Hodgkin və Keynes tərəfindən təklif edilən döymə mexanizminə uyğundur. Simulyasiya zamanı seçicilik filtri hər dəfə 2 və ya 3 K+ ionu tərəfindən tutulur. İonlar əsasən su molekulları ilə ayrılmış kristalloqrafiya və modelləşdirmə ilə əvvəllər müəyyən edilmiş yerlərdə yaşayır. K+ ionu sitoplazmatik tərəfdən filtrə yaxınlaşdıqda, K+ ionu seçicilik filtrinə daxil olana qədər seçicilik filtrinin daxilindəki ionların konfiqurasiyası dəyişir. K+ ionunun sitoplazmatik tərəfdən seçicilik filtrinə daxil olması ilə ən kənardakı K+ kanaldan hüceyrədənkənar məhlula gedir. Bu sahələr arasında ionların sıçrayışları və nüfuzetmədə iştirak edən çox ionlu konfiqurasiyaların ardıcıllığı burada ətraflı təsvir edilmişdir.

Seçicilik filtri vasitəsilə K+ keçiriciliyi üçün müxtəlif ssenarilər bizim simulyasiyalarımızda müşahidə edilmişdir ki, onlar üçün simulyasiya trayektoriyalarının filmləri burada (mpeg,4.7M) və burada (mpeg,1.4M) verilir.



Kv1.2 solvatlaşdırılmış lipid iki qatına daxil edilmişdir.

Kanalın açıq vəziyyətinin fırlanan filmi burada təqdim olunur. (mpeg, 11M)

Gating şarjı

Kanalın açılması ilə gərginlik-sensor sahələrində (VSD) konformasiya dəyişiklikləri membranın elektrik sahəsi boyunca 12-13 elementar yükün ötürülməsi ilə nəticələnir. Bu yük ötürülməsi kanalın açılmasından əvvəl keçici kapasitiv cərəyan kimi ölçülür. VSD-nin bir neçə yüklü qalıqları, xüsusən də S4 seqmentində hər üçüncü mövqedə müntəzəm olaraq yerləşən dörd arginin qalığının transmembran sahəsində hərəkət etdiyi və keçid yükünə töhfə verdiyi məlumdur. Gating arginines kimi tanınan bu argininlərin mövqeyi bütün gərginlikli kalium, natrium və ya kalsium kanallarında yüksək dərəcədə qorunur. Bununla belə, onların hərəkət dərəcəsi və transmembran potensialı boyunca yerdəyişmələri geniş müzakirələrə məruz qalmışdır.

Roux laboratoriyası ilə birlikdə biz bütün atomlu MD simulyasiyalarından gərginliyə bağlı kalium kanalının, Kv1.2-nin keçid yükünü hesablaya bildik. Kanalın ümumi keçid yükü tam tetramerik kanal, eləcə də aydın membran həlledici mühitdə fərdi gərginlik sensoru sahəsi (VSD) üçün hesablanır.

Hər bir zülal konformasiyasının sərbəst enerjisi (açıq və ya qapalı vəziyyətdə) tətbiq olunan xarici gərginliklərin funksiyasıdır. Su, ionlar və lipid molekulları da daxil olmaqla bütün sistemin yerdəyişmə yükü (və ya elektrik dipolu) zülal vəziyyətinin potensial enerjisini tətbiq olunan xarici gərginliklə əlaqələndirir. Bir gərginlik meyli altında simulyasiya edildikdə, iki sistemin (açıq və qapalı) yerdəyişmə yükü arasındakı fərq kanalın keçid yükünü təmsil edir. Müəyyən bir gərginlikdə kanalın açıq ehtimalı, sonra bu xüsusi gərginlikdə iki zülal vəziyyətinin (açıq və qapalı) sərbəst enerjisindəki fərqdən müəyyən edilir.


Tam tetramerik kanal (solda) və fərdi VSD (sağda) üçün hesablanmış Kv1.2 keçid yükü. Hesablamalar Kv1.2-nin açıq və qapalı vəziyyət modellərində aparılır (Pathak et al. Neuron 2007,56:124-40). Modellər bu hesablamalardan əvvəl membran mühitində ekstensiv MD simulyasiyası vasitəsilə dəqiqləşdirilir.

VSD daxilində elektrostatik potensial

Mükəmməl homojen lipid membranı boyunca elektrostatik potensial hüceyrələrarası hissədən hüceyrədənkənar tərəfə xətti olaraq azalır. Bununla belə, zülalın qeyri-müntəzəm forması və onun dielektrik qeyri-homogenliyi VSD daxilində membran potensialını modulyasiya edir. Xüsusilə, zülalın içindəki su ilə dolu yarıqlar membran boyunca potensialın məkan dəyişikliyini dəyişdirir. MD simulyasiyalarında sərbəst enerjinin hesablanmasından istifadə edərək, gərginlik sensoru domenlərinin (VSD) TM sarmalları boyunca bir neçə qalıq yan zəncirlərin elektrostatik sərbəst enerjisini hesabladıq. Bu qalıqların kanal açıq vəziyyətdən qapalı vəziyyətə keçdiyi zaman transmembran sahəsində hərəkət etdiyi və keçid yükünə töhfə verdiyi məlumdur.

Biz VSD daxilində əsas yüklü qalıq yan zəncirlər mövqeyində transmembran potensialını hesabladıq. Bu hesablamalarda hüceyrədaxili məhlulun potensial V=1 olduğu, hüceyrədənkənar məhlulun isə əsaslı olduğu qəbul edilir. Hesablamalar göstərir ki, transmembran potensialı zülal daxilində təxminən 10-15A məsafədə sürətlə aşağı düşür. Potensialın belə kəskin azalması, ikiqat qalınlığının yalnız üçdə biri daxilində çox fokuslanmış elektrik sahəsinə səbəb olur. Transmembran potensialının kəskin azalması, ətrafdakı zülal və lipid molekullarının aşağı dielektrik mühitindən fərqli olaraq yüksək dielektrik mühiti təmin edən VSD daxilində yerləşən su ilə dolu yarığın olması ilə əlaqədardır.


VSD-nin əsas yüklü qalıqlarına təsir edən transmembran potensialının hissəsi membrana normal olan z oxuna qarşı tərtib edilmişdir.

Kanalın açıq vəziyyətində, qapı qalıqlarına (R1-R4) təsir edən potensial onun tam dəyərindən (z=-5 A-da) sıfıra (z = 10 A-da) membranın iki qatının hüceyrədənkənar yarısı üzərində dəyişir. . Nəticədə, membran-həlledici interfeysinin 15 A daxilində yerləşən dörd qapıçı argininlərinin hamısı hüceyrədənkənar potensiala məruz qalır. Bu tendensiya kanalın qapalı vəziyyətində də müşahidə olunur. Baxmayaraq ki, VSD-nin qapalı konformasiyası arginiyaları hüceyrədaxili interfeysə yaxın yerləşdirir.Bu argininlər, bir məsafəyə yayıldı

10 A, 1V-də hüceyrədaxili potensiala məruz qalır.

Yüklənmiş qalıqların membran potensialı boyunca yerdəyişməsi elektrofizioloji təcrübələrdə keçid cərəyanları kimi aşkar edilə bilən xalis elektrik yükünün membran boyunca ötürülməsi ilə nəticələnir. Məsələn, kanalın açıq vəziyyətində, R4, VSD-nin dördüncü qapısı arginin, membranın mərkəzinə yaxın potensialın 0,2-də yerləşir. Kanalın qapalı vəziyyətində, R4 hüceyrədaxili potensialın yaxınlığında, gərginlik meylinin 0,9-da yerləşdirilir. Kanalın açıq vəziyyətdən qapalı vəziyyətə keçməsi zamanı R4-ün hərəkəti membran boyunca 0,7 elementar yükün ötürülməsi ilə nəticələnir. Biz VSD-nin ayrı-ayrı yüklənmiş qalıqlarının ümumi giriş yükünə töhfəsini müəyyən etdik. Nəticələr göstərir ki, keçid yükü əsasən dörd arginindən üçündən, R2, R3 və R4-dən yaranır və bu qalıq yan zəncirlərin orta hərəkəti membrana normal olaraq təxminən 9 A təşkil edir.

Son dəqiqləşdirmə

13e). Fərq, ayrı-ayrı qalıqların keçid yükünə töhfəsini nəzərə alaraq hesablana bilər. Gözləniləndən fərqli olaraq, bizim nəticələrimiz göstərir ki, R1, ilk qapıçı arginin membran potensialı daxilində əhəmiyyətli dərəcədə hərəkət etmir. Biz idarə olunan molekulyar dinamika (SMD) simulyasiyalarını həyata keçirdik, burada R1-in yan zənciri hüceyrədaxili məhlula doğru çəkilir və simulyasiya zamanı ümumi keçid yükü izlənilir. Nəticələr göstərir ki, bu qalıq yan zəncirlərin nisbətən kiçik hərəkəti keçid yükünü 2,5 e artırmaq üçün kifayətdir. Bu simulyasiyalar zamanı arginin yan zəncirlərinin yenidən təşkili R1 və E0 (S1 seqmentində) arasında duz körpüsü ilə qarşılıqlı əlaqənin pozulması və onun R1 və E1 (S2 seqmentində) arasında güclü qarşılıqlı təsirlərlə əvəzlənməsi ilə müşayiət olunur. su molekullarının hüceyrədənkənar tərəfdən daxil olması. Bu nəticələr göstərir ki, hiperpolyarizasiya şəraitində mövcud olan həqiqi istirahət vəziyyəti olmaqdansa, ilkin qapalı vəziyyət modeli kanalın aktivləşdirilməsi zamanı erkən görünən aralıq alt vəziyyətə uyğundur.



VSD vasitəsilə kalium ionlarının nüfuz etməsi.

Gərginlik sensoru domenləri ion kanalları kimi çıxış edir

Gərginlik sensoru domenləri (VSD) anti-paralel sarmal dəstə (S1-S4) təşkil edən dörd transmembran seqmentindən ibarətdir. S4 seqmentində birinci qapıçı arginininin (R1) serin və ya asparagin kimi daha kiçik yüklənməmiş amin turşularına mutasiyası VSD-ni ion kanalına çevirərək, əsas ion keçirici məsamə bağlı olarkən bu spiral bağlamalar vasitəsilə kationların nüfuz etməsinə imkan verəcəkdir. Omeqa cərəyanları kimi tanınan bu cərəyanlar VSD-dən keçir və mərkəzi ion keçirmə yolundan keçən K+ cərəyanlarından fərqlidir. Omeqa məsamələri kation seçicidir və daha böyük kationlara bir az üstünlük verirlər. İstirahət vəziyyətindəki uyğunlaşmada VSD vasitəsilə ion keçiriciliyinin molekulyar dinamika simulyasiyalarını həyata keçirdik. Vəhşi tipli VSD və onun dörd mutantının simulyasiyaları membranın mərkəzinə yaxın mənfi yüklü daralma bölgəsinin mövcudluğunu aşkar etdi ki, bu da məsamə vasitəsilə anionların nüfuz etməsinə mane olan seçici filtr rolunu oynaya bilər. VSD-nin iki spiral seqmentində yüksək dərəcədə qorunan iki yüklü qalıq, R1X və E1 bu seçicilik filtrinin bir hissəsini təşkil edir. İstər təcrübələrdə, istərsə də bizim simulyasiyalarımızda bu qalıqların mutasiyası omeqa cərəyanının miqyasını əhəmiyyətli dərəcədə artırır, bizim simulyasiyalarımız vasitəsilə əldə edilən VSD-nin istirahət vəziyyəti modelinin zülalın funksional vəziyyətinin canlı nümayəndəsi olduğunun başqa bir göstəricisidir.


Videoya baxın: kapatılan olan tv kanallar (Avqust 2022).