Interested Article - HCN-канал

Управляемые циклическими нуклеотидами гиперполяризационно-активируемые каналы ( англ. Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels ) — это интегральные белки , которые являются лиганд-зависимыми катионными каналами в мембранах клеток сердца и головного мозга . HCN-каналы иногда обозначают как «каналы-водители ритма», поскольку они участвуют в генерации ритмической активности клетками сердца и головного мозга. HCN-каналы кодируются четырьмя генами ( , , , ) и экспрессируются в сердце, центральной и периферической нервной системе и фоторецепторах сетчатки .

Ионные токи через HCN-каналы, обозначаемые как I _f ( англ. funny — забавный/странный) или I _h ( англ. hyperpolarizing — гиперполяризирующий) в сердце и I _h , I _q ( англ. query — странный) в нервной системе , играют ключевую роль в контроле над сердечной и нейрональной ритмической активностью («токи-водители ритма»). Такое обозначение (funny и query) они получили из-за того, что их активация происходит при гиперполяризации , в то время как обычно ионные каналы активируются при . Процесс активации канала облегчается при присоединении цАМФ . HCN-каналы не инактивируются при деполяризации. В нервной системе они, по всей видимости, отвечают за регуляцию цикла сон-бодорствование, ритм дыхания и ритмической активности, участвующей в синхронизации различных областей мозга, необходимой для их совместной работы .

Структура и свойства

Структура HCN канала. Канал состоит из 6 трансмембранных доменов и внутриклеточного C-конца. Домен S4 является потенциалзависимым сенсором.

HCN-каналы принадлежат к суперсемействам (Kv) и каналов, управляемых циклическими нуклеотидами (CNG), что отличает их от остальных потенциал-зависимых каналов. HCN-каналы состоят из 4 субъединиц, которые могут быть как одинаковыми, так и отличаться друг от друга . Однако, in vivo чаще встречаются каналы, состоящие из субъединиц одного типа . Каждая субъединица содержит шесть трансмембранных (S1—6) доменов, включая позитивно заряженный потенциалзависимый сенсор (S4), область поры, расположенную между S5 и S6 и несущую GYG мотив калиевых каналов и домен связывания циклических нуклеотидов (CNBD) на С-конце. Изоформы HCN высококонсервативны относительно трансмембранных доменов и участка связывания циклических нуклеотидов (на 80—90 % идентичны), но различаются своими амино- и карбокси-концами . HCN-каналы, состоящие из субъединиц одного типа, отличаются по своим свойствам. Так, наиболее чувствительными к регуляции через цАМФ являются HCN2 и HCN4. Наибольшей скоростью активации обладают HCN1-каналы, а наименьшей HCN4 .

Функции в сердце

В синоатриальном узле наиболее распространённой является изоформа HCN4, однако, изоформы HCN1 и HCN2 так же встречаются, хоть и в гораздо меньших количествах. Ионный ток через HCN каналы, называемый «funny» (забавный) или пейсмейкерным током (I _f ), играет ключевую роль в генерации и регуляции .

Функции в нервной системе

Все четыре типа субъединиц HCN-канала экспрессируются в мозге . HCN1 встречается чаще всего в коре головного мозга во всех слоях , гиппокампе , коре мозжечка и стволе мозга . HCN2 экспрессируется в таламусе , бледном шаре , ядрах ствола мозга. HCN3 характерен для нижних отделов нервной системы. HCN4 присутствует в ядрах таламуса, базальных ганглиях и . Обнаруживаются HCN-каналы и в периферической нервной системе . В дополнение к их роли в качестве водителей ритмической или осцилляторной активности, HCN-каналы могут регулировать возбудимость нейронов. Так, в пирамидальных нейронах коры и гиппокампа HCN-каналы расположены, в основном, на апикальных дендритах , регулируя их возбудимость и связанность нейронной сети . Некоторые исследование позволяют судить об их роли в восприятии кислого вкуса , координации моторных актов и некоторых аспектов обучения и памяти . Существуют доказательства, что HCN-каналы играют определённую роль в развитии эпилепсии и невропатической боли . Было показано, что HCN-каналы участвуют в сенсорных нейронов обонятельного анализатора, определяемого их активностью .

Примечания

Lüthi A. , McCormick D. A. (англ.) // Neuron. — 1998-07-01. — Vol. 21 , no. 1 . — P. 9—12 . — ISSN . — doi : .
Kaupp U. B. , Seifert R. (англ.) // Annual Review of Physiology. — 2001-01-01. — Vol. 63 , no. 1 . — P. 235–257 . — doi : .
↑ Notomi T. , Shigemoto R. (англ.) // The Journal of Comparative Neurology. — 2004-04-05. — Vol. 471 , no. 3 . — P. 241–276 . — ISSN . — doi : . 11 апреля 2016 года.
↑ Santoro B. et al. (англ.) // Cell. — 1998-05-29. — Vol. 93 , no. 5 . — P. 717—729 . — doi : .
↑ He C. et al. // Progress in Neurobiology. — 2014-01-01. — Т. 112 . — С. 1—23 . — doi : . — . 7 мая 2021 года.
Baruscotti M. , Bucchi A. , DiFrancesco D. (англ.) // Pharmacology & Therapeutics. — 2005-07-01. — Vol. 107 , no. 1 . — P. 59–79 . — doi : .
Larsson H. P. (англ.) // The Journal of General Physiology. — 2010-09-01. — Vol. 136 , no. 3 . — P. 237—241 . — ISSN . — doi : . 23 марта 2017 года.
Brian E. Kalmbach, Anatoly Buchin, Brian Long, Jennie Close, Anirban Nandi. // Neuron. — 2018-12-05. — Т. 100 , вып. 5 . — С. 1194–1208.e5 . — ISSN . — doi : . 1 марта 2019 года.
Lörincz A. et al. // Nature Neuroscience. — Т. 5 , № 11 . — С. 1185—1193 . — doi : .
Sangwook Jung, James B. Bullis, Ignatius H. Lau, Terrance D. Jones, Lindsay N. Warner. // The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. — 2010-05-12. — Т. 30 , вып. 19 . — С. 6678–6688 . — ISSN . — doi : . 6 марта 2019 года.
Mobley A. S. et al. (англ.) // The Journal of Neuroscience. — 2010-12-08. — Vol. 30 , no. 49 . — P. 16498–16508 . — ISSN . — doi : . 28 мая 2017 года.