ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КАЛЬЦИЙ-ПРОНИЦАЕМОГО КАНАЛА ВАКУОЛЯРНЫХ ЭНДОМЕМБРАН РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК
Добровинская О. Р., Муньис Х., Шонкнехт Г., Поттосин И. И.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино, Россия; *Центр биомедицинских исследований университета Колима, Мексика; **Институт молекулярной физиологии и биофизики растений университета Вюрцбург, Германия
В работе исследованы механизм
воротного управления и параметры (локализация, диаметр) селективного
фильтра медленного вакуолярного канала (МВК). Нами было показано,
что повышение Са2+ в цитозоле приводит к сдвигу потенциал-зависимой
активации МВК в область меньшей деполяризации, тогда как повышение
Са2+ в вакуолярном компартменте вызывало противоположный
сдвиг. Таким образом, несмотря на существование значительного
электрохимического градиента Са2+, направленного из
вакуоли в цитозоль, канал оказался практически запертым для выхода
Са2+. По нашей оценке вероятность открытого состояния
МВК из различных видов растений составила "0,0025%
или менее 1 открытого канала на вакуоль. Ингибирующее действие
вакуолярного Са2+ в физиологическом диапазоне концентраций
вызвано его предпочтительным связывании в закрытых состояниях
канала, что приводит к уменьшению вероятности открытого состояния
и пропорциональному замедлению кинетики активации. Для локализации
и оценки сечения селективного фильтра МВК мы исследовали параметры
потенциал-зависимости блока канала различными катионами. В первом
случае были выбраны поливалентные ионы с линейной структурой и
равноудалёнными заряженными группами (полиамины), во втором квази-сферические
катионы с различным диаметром (Трис, ТМА и ТЭА). Анализ блока
полиаминами показал, что на вакуолярном участке поры до селективного
фильтра умещается один ион путресцина (0,7 нм), тогда как цитоплазматическая
полупора способна вместить два состыкованных в ряд иона путресцина
или в точности один ион спермина (димер путресцина). Соответствующие
фракции электрического поля составили 30% и 70%, что свидетельствует
в пользу линейного распределения поля в поре канала. МВК оказался
проницаемым для ТМА и Трис, но непроницаемым для ТЭА (0,85 нм).
Из изученных катионов только ионы щелочноземельных металлов (Mg2+,
Са2+ и Ва2+) были способны конкурировать
с ионами К+ за вход в пору, что приводило к сдвигу
потенциала реверсии тока через одиночный канал. В отличии от Са2+-каналов
животных клеток, МВК обладал высокой проводимостью по Mg2+.
Поскольку по нашим данным сечение селективного фильтра МВК составило
0,7-0,8 нм, прохождение Mg2+
по поре не требовало
удаления ближайшего водного окруженияю. Support of this work by
Alexander-von-Humboldt Stiftung (Germany) and CONACyT (Mexico)
is gratefully acknowledged.