Concetti Chiave
- I canali ionici ligando-attivati non possiedono un'ansa P; il poro centrale è delimitato dai segmenti M2 delle subunità.
- Il recettore per l'Ach del bovino presenta una conduttanza di singolo canale inferiore rispetto a quello della Torpedine, evidenziando differenze significative tra le due proteine.
- Le cariche negative all'estremità extracellulare e intracellulare dei segmenti M2 attraggono i cationi e respingono gli anioni, facilitando la permeazione dei cationi.
- Esperimenti di mutagenesi hanno mostrato che sostituzioni nei residui carichi riducono la conduttanza, mentre modifiche nell'anello intermedio aumentano la conduttanza e alterano la selettività dei cationi.
- L'anello intermedio, composto da residui negativi, funge da filtro di selettività per i cationi nei canali ionici ligando-attivati.
Canali ionici ligando-attivati
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.
Recettore per l'Ach
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.
Esperimenti di mutagenesi
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 nel recettore per l'Ach?
- Come influiscono le cariche negative sugli anelli del recettore dell'Ach?
- Qual è l'effetto delle mutazioni sui residui carichi nel recettore dell'Ach?
Il segmento M2 delle varie subunità delimita il poro centrale del recettore per l'Ach, come dimostrato da esperimenti con recettori ibridi che hanno evidenziato la sua importanza nella conduttanza del canale (testo).
Le cariche negative presenti all'estremità extracellulare e intracellulare dei segmenti M2 sono ipotizzate come responsabili dell'attrazione dei cationi nel poro e della repulsione delle specie anioniche, contribuendo così alla funzionalità del canale cationico (testo).
Le mutazioni che sostituiscono i residui carichi con residui neutri riducono significativamente la conduttanza del canale, mentre le mutazioni nell'anello intermedio possono aumentare la conduttanza e modificare la selettività verso i cationi, suggerendo il suo ruolo come filtro di selettività (testo).
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