pexolo di pexolo
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L’indagine molecolare dei canali voltaggio-attivati ha seguito immediatamente lo studio del recettore per l’ACh. Si cominciò con il canale Na isolato dall’organo elettrico dell’anguilla Electrophorus. Seguendo una procedura essenzialmente simile a quella usata per lo studio del recettore per l’ACh, fu determinata la sequenza primaria del canale Na, una proteina di grande dimensione (peso molecolare superiore a 200 kDa). Dall’analisi della sequenza si ricavò la topologia transmembrana che mostrava la presenza di quattro domini altamente omologhi (domini I–IV), ciascuno contenente sei segmenti di cui cinque fortemente idrofobici, ed uno, l’S4 con molte cariche positive (1 ogni 3 aminoacidi). Sulla base di questo plot di idropaticità oltre che altre argomentazioni si propose inizialmente una topologia che prevedeva 4 alfa-eliche trans membrana con i segmenti S3 ed S4 disposti sul lato citoplasmatico al di fuori della membrana. Successivamente si capì che anche i segmenti S3 ed S4 attraversano la membrana. Nel caso del segmento S4 tale attraversamento è possibile probabilmente poiché esso risulta circondato dal resto della proteina e quindi non viene mai in contatto con le code idrocarburiche della membrana. Si pensa che in un canale Na, i quattro domini omologhi si dispongono a delimitare un poro acquoso centrale, dove le anse P dei quattro domini (localizzate tre S5 ed S6) entrano parzialmente (dal lato extracellulare), sostenendo la permeazione e assicurando la selettività del canale.

Particolarmente interessante fu l’osservazione che il segmento S4 presentava da quattro a otto aminoacidi basici che lo rendevano fortemente carico. Inoltre, questi 4-8 residui carichi presenti su questo segmento erano regolarmente disposti a occupare ogni terza posizione. Per l’elevata densità di carica, la particolare organizzazione strutturale, e la sorprendente stabilità evolutiva riscontrata (stessa struttura è stata ritrovata in tutti i canali voltaggio dipendenti), il segmento S4 fu subito proposto come sensore del voltaggio di questi canali. Il successivo clonaggio del canale Ca mostrava una struttura in tutto simile a quella del canale Na, con quattro domini altamente omologhi (domini I–IV), ciascuno contenente sei segmenti transmembrana (S1–S6), di cui uno, il segmento S4 ricco di aminoacidi carichi, e l’ansa P tra i segmenti S5 e S6.
Il primo canale K voltaggio dipendente (Kv) fu clonato da un mutante (Shaker) del moscerino Drosophila. Altri canali Kv furono in seguito clonati e dalla sequenza primaria si notò che, a differenza dei canali Na e Ca, formati da una sola subunità α, essierano formati da quattro subunità distinte. Le subunità avevano un’architettura molto simile a ciascuno dei quattro domini dei canali Na e Ca. Mostravano infatti sei segmenti transmembrana (S1–S6), di cui il segmento S4 con elevato addensamento di aminoacidi carichi, e l’ansa P tra i segmenti S5 e S6, quindi la tipica topologia a 6TM.

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