A szerkezeti vízmolekulák szerepe a feszültségfüggő káliumcsatornák lassú inaktivációjában.
Szántó G. Tibor, Panyi György és munkatársaik Shaker-IR típusú feszültségfüggő káliumcsatornákon (KV) a strukturális vízmolekuláknak a szelektivitási szűrő stabilizálódásában betöltött szerepét tanulmányozták az ioncsatornák inaktív konformációjában. A patch-clamp technika feszültség-zár üzemmódjában, teljes-sejt inside-out és outside-out konfigurációban, különböző Shaker-IR ioncsatornákon végzett méréseik során a nehézvíz (D2O) ioncsatornák alapvető kapuzási folyamataira gyakorolt hatását tanulmányozták, különös tekintettel az inaktivációs kinetikára. Eredményeik azt mutatják, hogy az extracellulárisan alkalmazott D2O drámai módon csökkenti az ioncsatornák lassú inaktivált állapotba való belépését, ami arra utal, hogy a lassú inaktiváció sebességét döntően a szelektivitási szűrő mögötti régióban (ún. inaktivációs üreg) végbemenő strukturális víztranszport sebessége határozza meg, melyet molekuláris dinamikai szimulációk is alátámasztanak. Eredményeik a strukturális vízmolekuláknak az ioncsatornák nemvezető állapotának stabilizációjában betöltött szerepén kívül rávilágítanak ezen régióban található bizonyos aminosav-oldalláncok szerepére is, melyek a strukturális vízmolekulák transzportját szabályozzák. Eredményeik biológiai jelentősége egyrészt, hogy az egyensúlyi inaktiváció döntően határozza meg az aktiválható csatornák azon hányadát, amelyek kritikusak az ingerelhető sejtek számára. Másrészt, a KV ioncsatornák kapuzási átmeneteinek megértése elősegítheti az ioncsatornákhoz állapotfüggő módon kötődő, hatékonyabb gyógyszermolekulák tervezését is. Eredményeik a Journal of General Physiology (D1, IF: 3.628) nemzetközi folyóiratban kerültek közlésre. DOI: 10.1085/jgp.202012742
Ábra. (A) A Shaker feszültségfüggő káliumcsatornák pórus régiójának szerkezete. A jobb áttekinthetőség érdekében az ábra csak két szemközti alegységet mutat szalag reprezentáció formájában. Az inaktivációs üregben lévő kiterjedt hidrogénkötés-hálózat kiépülésében a strukturális vízmolekulák is részt vesznek, hozzájárulva ezzel a lassú inaktivált állapot kialakulásának szabályozásához. (B) A szelektivitási szűrő és két szemközti alegység pórus-hélixének részletes képe, amely a szelektivitási szűrőben elhelyezkedő K+ ionokat és a szűrő mögötti régióban található szerkezeti vízmolekulákat is ábrázolja. Az ábra szemlélteti a strukturális vízmolekulák szabályozásában részt vevő aminosav-oldalláncokat (W434, D447 és T449) is.