Кіріспе

Қалий иондарын пассивті түрде тасымалдайтын трансмембраналық ақуыздар тобы. Ішкі түзетуші калий арналары (Kir, IRK) – калий арналарының липидтермен ашылатын ерекше тобы болып табылады. Бүгінгі күнге дейін сүтқоректілердің, өсімдіктердің және бактериялардың әртүрлі жасушаларында жеті кішітұқым анықталды. Олардың активтенуіне фосфатидил инозитол 4,5-бисфосфат (PIP2) жауапты. Бұл арналардың жұмысындағы бұзылулар бірнеше ауруларға әкелуі мүмкін. IRK арналары кернеуге сезімтал иондық арналарға ұқсас, олардың құрамында поралық домен және оны қоршаған трансмембраналық сегменттер (TMS) бар. Олар мембранада гомо- немесе гетероолигомерлер түрінде кездеседі, әрбір мономерде 2-ден 4-ке дейін TMS болады. Функционалдық тұрғыдан алғанда, бұл ақуыздар калийді (K+) тасымалдайды, K+ шығарылуына қарағанда K+ сіңіруге көбірек бейім. Бұл ақуыздар 1970 жылы Ричард Адриан мен Алан Ходжкин скелеттік бұлшықет жасушаларында зерттелген.

Ішкі түзетудің жалпы сипаттамасы

"Ішкі жағынан түзетуші" арна – ток (оң заряд) жасуша ішіне қарай (ішке) жасуша сыртына қарай (сыртқа) қарағанда оңай өтетін арна. Бұл ток нейрондық белсенділікті реттеуде маңызды рөл атқарады деп саналады, өйткені ол жасушаның тынығу мембраналық потенциалын тұрақтандыруға көмектеседі. Дәстүр бойынша, жасушаға кіретін ішкі ток (оң заряд) кернеутіркегіште төмен қарай бұрылыс ретінде, ал жасушадан шығатын сыртқы ток (оң заряд) жоғары қарай бұрылыс ретінде көрсетіледі. Мембраналық потенциал калийдің кері потенциалынан теріс болғанда, ішкі түзетуші K⁺ арналары жасушаға оң зарядталған K⁺ иондарының ағынын қолдайды, мембраналық потенциалды тынығу потенциалына қайтарады. Бұл 1-суретте көрінеді: мембраналық потенциал арнаның тынығу потенциалынан теріс қысылғанда (мысалы, 60 мВ), ішкі ток ағады (яғни оң заряд жасушаға кіреді). Алайда, мембраналық потенциал арнаның тынығу потенциалынан оңға қойылғанда (мысалы, +60 мВ), бұл арналар өте аз ток өткізеді. Қысқасы, бұл арна өз жұмыс кернеу диапазонында сыртқы бағытқа қарағанда ішкі бағытта әлдеқайда көп ток өткізеді. Бұл арналар толық түзетушілер емес, өйткені олар тынығу потенциалынан шамамен 30 мВ жоғары кернеу диапазонында кейбір сыртқы ток өткізе алады. Бұл арналар әдетте жасушаның деполяризациясынан кейін оны қайта поляризациялау үшін жауапты калий арналарынан өзгеше, мысалы, кешіктірілген түзетуші және А типі калий арналары. Бұл "типік" калий арналары деполяризацияланған мембраналық потенциалдарда сыртқа қарай (ішке емес) калий тоқтарын тасымалдайды және "сыртқа түзетуші" деп қарастырылуы мүмкін. Ішкі түзету алғаш рет ашылғанда, оны сыртқы калий тоқтарынан ажырату үшін "аномальды түзету" деп атады. Ішкі түзетушілер сондай-ақ "саңылау" K⁺ тоқтарына жауапты болатын тандемдік порлы доменді калий арналарынан да ерекшеленеді. Кейбір ішкі түзетушілер "әлсіз ішкі түзетушілер" деп аталады, олар K⁺ кері потенциалынан оң кернеуде өлшенетін сыртқы K⁺ тоқтарын тасымалдайды (1-суреттегі 0 нА сызығынан жоғары шағын токтарға сәйкес келеді, бірақ одан үлкен). Олар "саңылау" арналарымен бірге жасушаның тынығу мембраналық потенциалын қалыптастырады. Басқа ішкі түзетуші арналар, "күшті ішкі түзетушілер" деп аталады, өте аз сыртқы ток өткізеді және негізінен K⁺ кері потенциалынан теріс кернеулерде белсенді, онда олар ішкі ток өткізеді (1-суреттегі 0 нА сызығынан төменгі үлкен токтар).

Ішкі түзету механизмі

Кир арналарының ішкі оңдалу құбылысы – бұл эндогенді полиаминдер, атап айтқанда спермин, сондай-ақ магний иондарының жоғары сәйкестікпен арна тесігін оң потенциалдарда бітеп тастауының нәтижесінде сыртқа қарайғы токтардың азаюына алып келеді. Полиаминдермен кернеуге тәуелді бұл бітелу ток тек ішке қарай тиімді түрде жүретініне себеп болады. Полиаминнің тоқтатуының негізгі қағидасы түсінікті болғанымен, нақты механизмдері әлі де даулы болып қана қоймай, зерттелуде.

PIP2 арқылы іске қосу

Барлық Kir арналарының активтенуі үшін фосфатидил инозитол 4,5-бисфосфат (PIP2) қажет. PIP2 Кир 2.2 арнасына байланысып, агонист сияқты қасиеттерімен тікелей белсендіреді. Осы тұрғыдан алғанда, Kir арналары – PIP2 лигандтарымен ашылатын иондық арналар болып табылады.

Реттеу

Кернеуге тәуелділікті сыртқы K+, ішкі Mg2+, ішкі ATP және/немесе G ақуыздары реттеуі мүмкін. IRK арналарының P домендері VIC отбасы арналарымен салыстырғанда шектеулі гомологияны көрсетеді. Ішкі түзетуші арналар жасушалық мембраналық потенциалды қалыптастыруға қатысады, ал осы арналардың деполяризация кезінде жабылуы ұзаққа созылатын, плато фазасы бар әрекет потенциалдарының пайда болуына жағдай жасайды. Ішкі түзетуші арналарда көптеген VIC отбасы арналарында кездесетін ішкі кернеуді сезгіш спиральдар жоқ. Бірнеше жағдайда, мысалы, Kir1.1a, Kir6.1 және Kir6.2 арналарында ABC суперотбасының мүшелерімен тікелей өзара әрекеттесу гетеромерлік кешенге ерекше функционалдық және реттеуші қасиеттерді, соның ішінде ATP-ға сезімталдықты сыйлайды деп ұсынылған. Бұл ATP-ға сезімтал арналар көптеген дене тіндерінде кездеседі. Олар цитоплазмалық ATP/ADP қатынасына байланысты арна активтілігіне жауап береді (ATP/ADP қатынасының жоғарылауы арнаны жабады). Адамның SUR1 және SUR2 сульфонилмочевина рецепторлары (сәйкесінше spQ09428 және Q15527) – ATP-ға жауап ретінде Kir6.1 және Kir6.2 арналарын реттейтін ABC ақуыздары, ал CFTR (TC #3.A.1.208.4) Kir1.1a арнасын реттеуі мүмкін.

Құрылымы

ІРК С туысының бактериялық мүшелерінің кристалдық құрылымы және функциясы анықталды. Burkholderia pseudomallei-ден алынған KirBac1.1, P циклін (1-150 қалдықтар) қоршап тұрған екі N-терминалды TMS және 333 аминқышқылы қалдығынан (aas) тұрады, ал белоктың C-терминалды жартысы гидрофильді. Ол K ≈ Rb ≈ Cs ≫ Li ≈ Na ≈ NMGM (протонды N-метил-D-глюкамин) іріктемелілігімен моновалентті катиондарды тасымалдайды. Ba2+, Ca2+ және төмен pH белсенділікті тежейді. EAST/SeSAME синдромы KCNJ10 геніндегі мутациялардың салдарынан туындайды.