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.