Введение
Протеин, кодируемый геном вида Homo sapiens. Престин – белок, критически важный для острого слуха у млекопитающих. Он кодируется геном SLC26A5 (семейство переносчиков анионов 26, член 5). Престин является моторным белком наружных волосковых клеток внутреннего уха кохлеи млекопитающих. Существуют веские доказательства того, что престин подвергся адаптивной эволюции у млекопитающих, связанной с приобретением способности воспринимать высокочастотные звуки. Белок престина демонстрирует несколько параллельных замен аминокислот у летучих мышей, китов и дельфинов, которые независимо развили ультразвуковой слух и эхолокацию, что представляет собой редкие случаи конвергентной эволюции на уровне последовательности. Престин (мол. вес 80 кДа) является членом отдельного семейства анионных транспортеров SLC26. Члены этого семейства структурно хорошо консервативны и могут опосредовать электронейтральный обмен хлоридом и карбонатом через плазматическую мембрану клеток млекопитающих – два аниона, необходимых для подвижности наружных волосковых клеток. В отличие от классических двигателей, работающих на основе ферментативных реакций, этот новый тип двигателя основан на прямом преобразовании напряжения в смещение и действует на несколько порядков быстрее, чем другие клеточные моторные белки. Направленное нарушение гена престина привело к более чем стократной (или 40 дБ) потере слуховой чувствительности. Престин – трансмембранный белок, который механически сокращается и удлиняется, вызывая электромобильность наружных волосковых клеток (OHC). Электромобильность является движущей силой соматического двигателя кохлеарного усилителя, эволюционного приобретения млекопитающих, которое повышает чувствительность к входящим звуковым частотам и, таким образом, усиливает сигнал. Предыдущие исследования предполагали, что эта модуляция происходит посредством внешнего датчика напряжения (модель частичного анионного транспортера), при котором хлорид связывается с внутриклеточной стороной престина и попадает в нефункционирующий транспортер, вызывая удлинение престина. Однако появились новые данные, свидетельствующие о том, что престин действует через внутренний датчик напряжения (IVS), в котором внутриклеточный хлорид аллостерически связывается с престином, изменяя его форму.
Prestin is a protein that is critical to sensitive hearing in mammals. It is encoded by the SLC26A5 (solute carrier anion transporter family 26, member 5) gene. Prestin is the motor protein of the outer hair cells of the inner ear of the mammalian cochlea. There is good evidence that prestin has undergone adaptive evolution in mammals associated with acquisition of high frequency hearing in mammals. The prestin protein shows several parallel amino acid replacements in bats, whales, and dolphins that have independently evolved ultrasonic hearing and echolocation, and these represent rare cases of convergent evolution at the sequence level. Prestin (mol. wt. 80 kDa) is a member of a distinct family of anion transporters, SLC26. Members of this family are structurally well conserved and can mediate the electroneutral exchange of chloride and carbonate across the plasma membrane of mammalian cells, two anions found to be essential for outer hair cell motility. Unlike the classical, enzymatically driven motors, this new type of motor is based on direct voltage to displacement conversion and acts several orders of magnitude faster than other cellular motor proteins. A targeted gene disruption strategy of prestin showed a >100 fold (or 40 dB) loss of auditory sensitivity. Prestin is a transmembrane protein that mechanically contracts and elongates leading to electromotility of outer hair cells (OHC). Electromotility is the driving force behind the somatic motor of the cochlear amplifier, which is a mammalian evolution that increases sensitivity to incoming sound wave frequencies and, thus, amplifies the signal. Previous research has suggested that this modulation takes place via an extrinsic voltage sensor (partial anion transporter model), whereby chloride binds to the intracellular side of prestin and enters a defunct transporter, causing prestin elongation. However, there is new evidence that prestin acts through an intrinsic voltage sensor (IVS) in which intracellular chloride binds allosterically to prestin to modify shape.
Внутреннее измерение напряжения
В этой модели внутреннего датчика напряжения движение ионов генерирует нелинейную емкость (НЛК). В зависимости от возникающего напряжения и деполяризованного или гиперполяризованного состояния клетки, престин переходит через два различных этапа, что соответствует трехстадийной модели модуляции престина. Эксперименты показывают, что при увеличении деполяризующих стимулов престин переходит из удлиненного состояния в промежуточное, а затем в сокращенное состояние, при этом его НЛК увеличивается. В условиях гиперполяризации НЛК уменьшается, и престин возвращается в удлиненное состояние. Важно отметить, что увеличение напряжения мембраны, характеризующееся удлинением престина, снижает аффинность аллостерического сайта связывания хлорида к хлориду, что, возможно, играет роль в регуляции модуляции престина. Общая предполагаемая величина смещения престина при модуляции от удлиненного к сокращенному состоянию составляет 3–4 нм².
Открытие
Престин был открыт группой Питера Даллоса в 2000 году и получил название от музыкального термина "presto" из-за высокой скорости работы этого белка.
Клиническое значение
Мутации в гене SLC26A5 ассоциированы с несиндромиальной потерей слуха.
Блокаторы
Электромотильная функция престина млекопитающих блокируется амфифильным анионом салицилатом при миллимолярных концентрациях. Воздействие салицилата блокирует функцию престина дозозависимым и легко обратимым образом.