Авторы исследования из Вашингтонского университета медицинской школы в Сент-Луисе сообщили о своих результатах в журнале elife.
Томас Бретт (Thomas Brett), старший автор исследования, говорит: «Новое исследование закладывает основу для разработки методов лечения таких заболеваний, как астма, ХОБЛ, муковисцидоз и даже некоторые виды рака».
При таких заболеваниях, как астма и хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), в организме вырабатывается слишком много слизи, затрудняющей дыхание. При муковисцидозе вырабатывается слишком густая слизь, которая забивает легкие и пищеварительный тракт.
Значимость нового исследования заключается в открытии ионных каналов. Специальные белки, которые вырабатывают поры в клеточной мембране, помогают регулировать поток заряженных частиц внутри и вне клетки. Ионные каналы клетки позволяют отправлять и получать электрические сигналы, которые играют роль в выработке слизи, в контроле сердечного ритма и функций мозга.
Например, поток хлорид-ионов в клетках помогает контролировать выработку слизи. Слизь, которая вырабатывается из гликопротеинов и воды, – это ловушка для загрязнений и инородных частиц, которые могут причинить вред легким. Однако, при заболевании муковисцидозом и астмой вырабатывается слишком много слизи, что затрудняет дыхание и повышает риск инфекции.
Около 20 лет назад ученые обнаружили белок под названием CLCA1, который при выявлении в высоких уровнях в клетках связывали с гиперпродукцией слизи. Долгое время считалось, что CLCA1 был из хлоридных ионных каналов.
В конце концов ученые решили, что белки CLCA это не каналы, но триггеры; они активируют каналы и позволяют хлорид-ионам проходить через клеточные мембраны.
Профессор Бретт отмечает: «Когда клетки экспрессируют CLCA1, они производят хлористый ток. Но когда мы стали лучше понимать трехмерные структуры белков, то осознали, что CLCA белки не могли быть каналами. Вот и возник вопрос, как они активируют эти токи, если они не являются каналами?»
Он обнаружил, что при CLCA1 происходит высвобождение ионов хлорида, когда канал обнаруживает присутствие ионов кальция. Ученые также заметили, что движение хлорид-ионов вызвано CLCA1 и внешне очень похоже на то, как хлорид-ионы проходят через канал, известный как TMEM16A, поэтому они решили исследовать, взаимодействуют ли эти два белка.
TMEM16A был обнаружен только 7 лет назад у млекопитающих и в изобилии содержится в клетках, выстилающих дыхательные пути. Существуют доказательства, что когда существует избыток TMEM16A, то образуется слишком много CLCA1, и это связано с гиперпродукцией слизи при дыхательных заболеваниях.
Бретт показал, что CLCA1 -это триггеры TMEM16A, и повышенная экспрессия CLCA1 увеличивает количество TMEM16A в соседних клетках.
Он объясняет: «Мы не думаем, что CLCA1 на самом деле открывает канал, но канал может функционировать и без CLCA1. Мы думаем, что он просто держит канал на поверхности клеток в течение длительного периода времени. Это уникальная находка. Мы не знаем других примеров подобного взаимодействия между белком и каналом».
Выводы имеют более широкие последствия. Если другие белки также взаимодействуют друг с другом, то это могло бы пролить свет на широкий спектр заболеваний, включая рак и сердечно-сосудистые заболевания.
Например, каналы TMEM16 и белки CLCA связаны с определенными типами рака, включая опухоли молочной железы, которые распространяются на легкие. Они также вовлечены в сердечно-сосудистые заболевания, такие как нарушения сердечного ритма и сердечная недостаточность. Ученые продолжают изучать взаимодействие между белком и каналом, и как увеличение или уменьшение их может влиять на ионные потоки и воздействовать на сократимость миокарда.
Подробнее в научной статье:
Sala-Rabanal, Monica; Yurtsever, Zeynep; Nichols, Colin G; Brett, Tom J (2015) Secreted CLCA1 modulates TMEM16A to activate Ca2+-dependent chloride currents in human cells // eLife — vol. 4 — p. e05875
Для отправки комментария необходимо войти на сайт.