Concetti Chiave
- I canali ionici ligando-attivati non possiedono un'ansa P; il poro centrale è delimitato dai segmenti α-elica transmembrana delle subunità.
- Esperimenti con recettori dell'Ach ibridi hanno mostrato che il segmento M2 è cruciale per la conduttanza del singolo canale.
- Le cariche negative ai bordi dei segmenti M2 attraggono i cationi e respingono gli anioni, influenzando la permeazione del canale.
- La mutagenesi sito-specifica ha dimostrato che la sostituzione dei residui carichi riduce significativamente la conduttanza.
- Le mutazioni nell'anello intermedio dei residui negativi non solo aumentano la conduttanza, ma alterano anche la selettività per i cationi.
La situazione appare diversa nei canali ionici ligando-attivati che, come abbiamo visto, non possiedono un’ansa P. In questo caso esperimenti di biologia molecolare indicherebbero che è uno dei segmenti -elica transmembrana di ciascuna subunità a delimitare il poro centrale. Analizzeremo in dettaglio il recettore per l’Ach, per il quale si è arrivati a concludere che il poro è delimitato dai segmenti M2 delle varie subunità.
I principali risultati sulle basi molecolari della permeazione in questo canale sono venuti da esperimenti in cui venivano costruiti dei recettori dell’Ach ibridi (chimere) a partire da quelli clonati dalla torpedine e dal bovino. Queste due proteine, sebbene altamente omologhe, differiscono significativamente per la conduttanza di singolo canale, che per il recettore dell’Ach del bovino è di circa il 40% inferiore rispetto a quello della Torpedine. Si vide che la sostituzione del segmento M2 della subunitàclonata dalla Torpedine nella rispettiva posizione del recettore dell’Ach del vitello era sufficiente a innalzare la conduttanza di singolo canale a valori prossimi a quelli osservati per il recettore dell’Ach della Torpedine. Questo dato suggeriva, quindi, che il segmento M2 delimita il poro permeativo. All’estremità extracellulare dei segmenti M2 due delle 4 subunitàpresentano delle cariche negative. Analogamente, all’estremità intracellulare esistono altre due zone cariche negativamente. Visto che il recettore dell’Achè un canale cationico, si ipotizzò che i tre anelli di carica negativa formati da questi residui potessero essere i responsabili dell’attrazione dei cationi all’interno del poro, e della repulsione delle specie anioniche. In accordo con questa ipotesi, esperimenti di mutagenesi sito-specifica dimostrarono che la sostituzione di questi residui carichi con residui neutri, e in special modo le sostituzioni che riguardavano l’anello centrale, portavano a una forte riduzione della conduttanza di singolo canale. Interessante notare tuttavia che quando le mutazioni sono introdotte nell’anello intermedio, l’effetto non solo si manifesta con una maggiore conduttanza, ma si riflette anche in una modificata selettività verso i cationi, suggerendo che l’anello intermedio, formato da quattro residui negativi costituisca il filtro di selettività.Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo del segmento M2 nei canali ionici ligando-attivati?
- Come influenzano le cariche negative la permeazione nei canali cationici?
- Qual è l'effetto delle mutazioni nei residui carichi sull'anello intermedio?
Il segmento M2 delimita il poro permeativo nei canali ionici ligando-attivati, come dimostrato da esperimenti che hanno mostrato un aumento della conduttanza quando il segmento M2 della Torpedine è stato sostituito nel recettore dell’Ach del vitello.
Le cariche negative presenti all'estremità extracellulare e intracellulare dei segmenti M2 attraggono i cationi e respingono le specie anioniche, facilitando la permeazione dei cationi attraverso il poro.
Le mutazioni nei residui carichi dell'anello intermedio non solo aumentano la conduttanza, ma modificano anche la selettività verso i cationi, suggerendo che l'anello intermedio funge da filtro di selettività.
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