«Это открытие было долгим, — говорит Дэвид Юэ, доктор медицинских наук, профессор кафедры биомедицинской инженерии Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса. Отчет его группы, который появляется в выпуске журнала Cell от 19 июня, возник в 1990-х годах с наблюдением другой группы о том, что натриевые и кальциевые каналы имеют поразительное сходство в небольшой части другой структуры. «Похоже, что этот« элемент сходства »мог быть молекулярной капсулой времени, полученной из первобытного ионного канала, который, как считается, породил различные натриевые и кальциевые каналы миллиард лет назад», — говорит Юэ.Что касается кальциевых каналов, Юэ и другие исследовательские группы обнаружили, что элемент сходства поддерживает важную функцию, предотвращая открытие канала при повышении уровня кальция в клетке.
Это предотвращает накопление слишком большого количества кальция в клетках, так же как термостат контролирует температуру в доме. Для этого контроля кальция требуется кальций-чувствительная молекула, называемая кальмодулином, которая связывается с каналами внутри элемента сходства.Однако картина для натриевых каналов была более мутной: разные исследователи сообщали о противоречивых выводах о том, предотвращают ли кальмодулин и элемент сходства открытие натриевых каналов; возможно, капсула времени была повреждена на протяжении тысячелетий или никогда не существовала.
Ману Бен-Джонни, аспирант лаборатории Юэ, поднял вопрос. «Мы думали, что противоречивые результаты для натриевых каналов могут быть связаны с трудностями в существующих методах контроля концентраций кальция, которые могут повлиять на эти каналы», — говорит Бен-Джонни.В поисках нового подхода к проблеме команда Юэ связала ионы кальция в молекулярных «клетках», которые можно было открыть с помощью вспышки света. Это позволило им «пронести» ионы кальция в клетки и увидеть, что происходит с натриевыми каналами, когда концентрация кальция резко меняется. Они обнаружили, что, как и в случае с кальциевыми каналами, увеличение концентрации кальция заставляет кальмодулин связываться с элементом подобия натриевых каналов и предотвращать их открытие, как и в кальциевых каналах.
По словам Юэ, значение общего элемента управления в натриевых и кальциевых каналах огромно, включая единое понимание условий, которые возникают из-за дефектов в контроле кальция в этих каналах. Кроме того, по его словам, «исследователи давно ищут лекарства, которые по-новому модулируют натриевые и кальциевые каналы. Нацеливание на общий элемент управления открывает новые возможности для разработки фармацевтических препаратов следующего поколения».Другими авторами статьи являются Филимон С. Янг, Жаклин Ню, Ванджун Ян и Рози Джоши-Мукерджи, все из Университета Джонса Хопкинса.
Это исследование финансировалось Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта (номер гранта R01 NS073874) и Национальным институтом психического здоровья (номер гранта F31MH088109).