Нейроны передают информацию через наше тело посредством электрических импульсов. Калиевые каналы являются ключевым компонентом этой электрической цепи и управляются либо электрическим импульсом, либо сигнальными молекулами. У человека дисфункция так называемых калиевых каналов HCN связана с неврологическими расстройствами, такими как эпилепсия и депрессия.
Команда профессора Хеннинга Штальберга из Биоцентра Базельского университета теперь выяснила полную структуру бактериального аналога этого типа калиевого канала, что позволило по-новому взглянуть на его функционирование.Новый принцип работы благодаря трехмерной структуреКалиевые каналы встроены в мембрану клеток. Они образуют поры с фильтром, который избирательно пропускает ионы калия и контролируется сигнальной молекулой цАМФ.
Ранее предполагалось, что поры могут открываться и закрываться, регулируя тем самым поток ионов калия. Однако теперь команда Штальберга нашла указания для другого образа действий. Используя технологию кристаллизации и электронную микроскопию, ученые реконструировали интактную трехмерную структуру бактериального канала в его естественной среде как в присутствии, так и в отсутствие цАМФ.На основе анализа этих структур они обнаружили, вопреки распространенному мнению, что поры всегда остаются открытыми. «Когда сигнальная молекула цАМФ стыкуется с калиевым каналом, она вызывает перестройку и сдвиг в белковой структуре», — объясняет Джулия Коваль, первый автор этого исследования. «Мы думаем, что цАМФ на самом деле несколько расширяет фильтр, тем самым контролируя поток ионов калия».
Недавно обнаруженные структурные детали позволили исследователям взглянуть на режим работы этих каналов с новой точки зрения.Механизм актуален для новых лекарствШтальберг хотел бы более внимательно изучить область фильтра с помощью камеры с чрезвычайно высоким разрешением, чтобы решить последние оставшиеся вопросы об этом механизме. Эти управляемые сигналом калиевые каналы также называются «каналами кардиостимулятора».
Они помогают генерировать ритм сердца, а также ритмическую возбудимость нейронов. Таким образом, точное понимание механизма действия является основой для разработки конкретных лекарств для лечения эпилепсии и сердечных аритмий.