Кіріспе
Хлоридтік арналар – хлорид иондарына тән, нашар зерттелген иондық арналардың суперотбасы. Бұл арналар көптеген түрлі иондарды өткізе алады, бірақ хлоридтің концентрациясы тірі организмде басқа аниондардан әлдеқайда жоғары болғандықтан осылай аталады. Адамдарда кернеуге тәуелді арналар мен лигандқа тәуелді арналардың (мысалы, CaCC отбасылары) бірнеше түрі сипатталған. Кернеуге тәуелді хлоридтік арналар pH деңгейін қадағалау, көлемдік гомеостазды сақтау, органикалық заттарды тасымалдау, жасушалардың қозғалуын, көбеюін және дифференциациялануын реттеу сияқты маңызды физиологиялық және жасушалық функцияларды атқарады. Реттік ұқсастыққа сүйене отырып, хлоридтік арналарды бірнеше топқа бөлуге болады.
Chloride channels are a superfamily of poorly understood ion channels specific for chloride. These channels may conduct many different ions, but are named for chloride because its concentration in vivo is much higher than other anions. Several families of voltage gated channels and ligand gated channels (e. g., the CaCC families) have been characterized in humans. Voltage gated chloride channels perform numerous crucial physiological and cellular functions, such as controlling pH, volume homeostasis, transporting organic solutes, regulating cell migration, proliferation, and differentiation. Based on sequence homology the chloride channels can be subdivided into a number of groups.
Жалпы функциялары
Кернеумен жабылатын хлоридтік арналар жасушаның тынығу мембраналық потенциалын қалыптастыру және жасушаның қалыпты көлемін сақтау үшін маңызды. Бұл арналар Cl− немесе HCO3−, I−, SCN− және NO3− сияқты басқа аниондарды өткізеді. Бұл арналардың құрылымы басқа белгілі арналардан ерекшеленеді. Хлоридтік арнаның құрамындағы бөліктер 1-ден 12-ге дейінгі трансмембраналық сегменттерді қамтиды. Кейбір хлоридтік арналар тек кернеумен (яғни, кернеуге жабылатын) белсендіріледі, ал басқалары Ca(2+), жасушадан тыс лигандтар немесе pH арқылы белсендіріледі.
CLC отбасы
Хлоридтік арналардың CLC туысына 10 немесе 12 трансмембраналық спираль кіреді. Әрбір белок бір тесік құрайды. Осы туыстың кейбір мүшелері гомодимерлер құрайтыны көрсетілген. Негізгі құрылымы бойынша, олар белгілі катиондық арналармен немесе басқа типтегі аниондық арналармен байланысты емес. Жануарларда үш CLC кіші туысы табылды. CLCN1 скелеттік бұлшық еттерінің тынығу мембраналық потенциалын орнатуға және қалпына келтіруге қатысады, ал басқа арналар бүйректегі ерітінділердің концентрация механизмдерінде маңызды рөл атқарады. Бұл белоктардың құрамында екі CBS домені бар. Хлоридтік арналар өсімдік жасушаларының ішіндегі қауіпсіз иондық концентрацияны сақтау үшін де маңызды.
Құрылымы мен механизмі
КЛК каналының құрылымы әлі толық анықталмаған, бірақ КЛК алмастырғыштарының құрылымы рентгендік кристаллография арқылы анықталды. Каналдар мен алмастырғыштардың бастапқы құрылымы өте ұқсас болғандықтан, каналдардың құрылымы туралы көптеген болжамдар бактериялық алмастырғыштар үшін белгіленген құрылымға негізделген. Әрбір канал немесе алмастырғыш екі ұқсас суббірліктен тұрады – димер, әрбір суббірлік бір тесікке ие. Ақуыздар бір ақуыздың екі көшірмесінен – гомодимерден – құралады, бірақ ғалымдар әртүрлі каналдардан суббірліктерді біріктіріп, гетеродимерлерді жасады. Әрбір суббірлік иондарды бір-біріне тәуелсіз байланыстырады, яғни өткізу немесе алмасу әрбір суббірлікте тәуелсіз жүреді. Әрбір теріс заряд өзіне жақын теріс зарядтарға қарсы күш түсіреді. Зерттеушілер бұл өзара тебудің тесік арқылы өткізудің жоғары жылдамдығына үлес қосатынын болжайды. Бүйрек мүшелеріне әсер ететін тағы бір тұқым қуалайтын ауру – Дент ауруы, ол төмен молекулалық салмақты протеинуриямен және гиперкальциуриямен сипатталады, онда CLCN5 мутацияларының қатысы бар. Бұл отбасының алғашқы мүшесі – сиырдың трахеялық апикальды мембраналарынан бөліп алынған Ca2+ реттелетін, хлоридтік канал ақуызы. Ол биохимиялық тұрғыдан 140 кДа кешен ретінде сипатталды. Сиырдың EClC ақуызы 903 аминқышқылынан және төрт болжамды трансмембраналық сегменттен тұрады. Тазартылған кешен, жазық липидтік екі қабатқа қайта құрастырылғанда, анионды таңдамалы канал ретінде әрекет етеді. Ол кальмодулинкиназа II тәуелді механизм арқылы Ca2+ арқылы реттеледі. Алыс гомологтар өсімдіктерде, кірпікшелілерде және бактерияларда, Синехоцистис және Эшерихия колиде болуы мүмкін, сондықтан E ClC отбасылық ақуыздарындағы кем дегенде кейбір домендердің көне тегі бар.
CLIC отбасы
Хлорлы жасушаішілік иондық арналар (CLIC) туысы (TC# 1. A.12) адамда сақталған алты ақуыздан тұрады (CLIC1, CLIC2, CLIC3, CLIC4, CLIC5, CLIC6). Туыс мүшелері мономерлік ерігіш ақуыздар және мембранаға енген ақуыздар түрінде кездеседі, олар хлорид таңдамалы иондық арналар ретінде жұмыс істейді. Осы ақуыздар мембраналық потенциалды реттеуде және бүйректегі эпителий арқылы иондардың сіңірілуі мен бөлінуіне қатысады деп саналады. Олар глютатион S трансфераза (GST) суперайылының мүшелері болып табылады.
Құрылымы
Олардың бір немесе екі болжамды трансмембраналық α спиральді сегменті (ТМС) бар. Сиырдың p64 ақуызы 437 аминқышқыл қалдығынан тұрады және 223-239 және 367-385 позицияларында екі болжамды ТМС-ке ие. N және C ұштары цитоплазмалық, ал үлкен орталық люминалды цикл гликозильденуі мүмкін. Адамның ядролық ақуызы (CLIC1 немесе NCC27) әлдеқайда кішкентай (241 қалдық) және 30-36 позицияларында тек бір болжамды ТМС бар. Ол p64-тің екінші жартысына гомологты. Құрылымдық зерттеулер көрсеткендей, ерігіш түрінде CLIC ақуыздары GST бүктемесін қабылдайды, белсенді орындарында омега класындағы GST-ларға ұқсас сақталған глютаредоксин монотиол мотиві байқалады. Аль Хамичи және авторлар тобы CLIC ақуыздарының глютатионға тәуелді глютаредоксин тәрізді оксидоредуктаза ферменттік белсенділігін көрсетті. 1, 2 және 4 CLIC-терде 2-гидроксиэтил дисульфиді субстрат ретінде қолданылғанда, глютаредоксинге ұқсас типтік белсенділік анықталды. Бұл белсенділік CLIC иондық каналдарының жұмысын реттеуі мүмкін.
Патология
Цистикалық фиброз 7-шы хромосомадағы CFTR генінің мутацияларынан туындайды, ең көп кездесетін мутация – deltaF508 (қалыпты CFTR полипептидіндегі 508-ші аминқышқыл позициясында орналасқан фенилаланинге кодтаушы кодонның жойылуы). Осы мутациялардың кез келгені протеиннің дұрыс бүгілуіне кедергі келтіріп, одан кейін ыдырауына себеп болуы мүмкін, нәтижесінде организмде хлорид каналдарының саны төмендейді. Бұл организмде қалың шырыш жиналуына және созылмалы инфекцияларға алып келеді.