pexolo di pexolo
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Quali sono le regioni della proteina coinvolte nel processo di gating, cioè nell’apertura e nella chiusura delcanale in condizioni stazionarie? Le prime informazioni a questo riguardo risalgono ai classici esperimenti, condotti oltre 30 anni fa, riguardanti il meccanismo di blocco dei canali K voltaggio-dipendenti da parte dei composti quaternari dell’ammonio. Queste molecole impediscono il flusso attraverso i canali K voltaggio-dipendenti agendo dal lato intracellulare della membrana, e legandosi a un sito localizzato all’interno del poro permeativo.
Una peculiare caratteristica di questo blocco riguarda la sua stato-dipendenza: gli ammonio quaternari possono interagire con il canale solo se questo si trova nello stato aperto. Ciò portò all’ipotesi che era la parte intracellulare del poro permeativo, contenente il sito di legame per gli ammonio quaternari, a modificare la sua accessibilità durante il processo di gating. Più tardi si scoprì che il sito di legame per gli ammonio quaternari è formato da residui aminoacidici localizzati nel segmento transmembrana S6, suggerendo che questa parte del canale partecipa a formare le pareti del poro, ed è coinvolta nel gating. Ulteriori esperimenti di mutagenesi a carico di residui aminoacidici del segmento transmembrana S6 dei canali Kv in residui di cisteina, misero in evidenza che la capacità del metantiosulfonato di modificare questi residui aumentava con il passaggio del canale dallo stato chiuso allo stato aperto. Questi risultati suggerivano che il segmento S6 di ciascuna subunità cambia la sua accessibilità al metantiosulfonato, quindi la sua conformazione, in concomitanza con l’apertura del canale. Questa ipotesi è stata successivamente confermata dai dati di cristallografia ai raggi-X condotta su due canali K batterici, il KcsA e il MthK. Questi due canali presentano una notevole somiglianza strutturale e una architettura molto semplice, essendo formati da quattro subunità, ciascuna costituitada due segmenti transmembrana, M1 e M2, e da un’ansa P tra i due segmenti. In entrambi, le anse P formano la parte extracellulare del poro, mentre i segmenti transmembrana M2, omologhi strutturali dei segmenti S6 dei canali K voltaggio-dipendenti, formano la parte intracellulare del poro. Poiché la cristallografia è stata condotta su canali KcsA che risiedono nello stato chiuso, e su canali MthK che risiedono nello stato aperto, il confronto delle due strutture dà utili informazioni sul processo di gating.

La principale differenza riscontrata nelle due strutture cristallografiche riguarda la parte intracellulare del poro. Nel canale KcsA (cristallizzato nello stato chiuso) i segmenti M2 convergono a formare una costrizione all’entrata citoplasmatica del poro, in modo da renderlo impervio. Al contrario, nel canale MthK (cristallizzato nello stato aperto) si osserva che i segmenti M2 sono piegati a circa metà dell’-elica, a livello di un residuo di glicina, rendendo particolarmente ampio il vestibolo intracellulare del poro. Sulla base di questi dati, la transizione tra lo stato chiuso e lo stato aperto di questi canali consisterebbe in un ripiegamento delle quattro -eliche costituenti i segmenti M2. Da notare a questo riguardo che il residuo di glicina, posto a circa metà del segmento M2 e necessario per questo ripiegamento, è altamente conservato nei canali K, ciò indicando che tale meccanismo possa essere piuttosto generale.

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