功能
机械敏感通道参与触觉、听觉和维持渗透平衡。在原核生物中,它们通过嵌入其中的脂质双层的渗透拉伸而被打开。在真核生物中,门控涉及细胞骨架[1].机械敏感性通道保护细菌免受淡水(含低浓度水)的突然接触渗透压). 由于渗透压驱动的水涌入,这种接触会导致细菌细胞肿胀。这种肿胀会拉伸脂质双层,打开内膜中的机械敏感性通道。开放的通道允许从细胞质中快速释放渗透活性离子或小分子,改善细胞内外的渗透平衡,防止细胞破裂。
可用型号
模型可用于两个机械敏感通道的打开和关闭形式。下面将这些与钾离子通道(不机械敏感性)进行比较。
从单元外部看,三个门控通道的闭合和开放形式。仅显示形成通道的最里面的阿尔法螺旋。坐标来源见下表。品红原子位于疏水残基中,可收缩封闭的毛孔。开放MscS中的橙色原子是A106V。中心的灰色球体直径为9º,接近于导水孔和非导水孔之间的阈值。甘地和里斯的照片,科学类321:1166, 2008[2]经AAAS和Douglas Rees许可在此复制。
频道 | 关闭 | 正常开放 |
MscS公司[3]
| 2个,大肠杆菌3.7 Å 2002 | 2伏5伏,大肠杆菌3.5 Å 2008 |
K(K)+频道 | 1千4摄氏度,青链霉菌2.0 Å 2001 | 第二季度,褐家鼠2.4 Å 2007 |
MscL公司[4]
| 2年前,结核分枝杆菌3.5 Å 1998/2006 1千美元,1千升,理论同源模型,大肠杆菌2002
| 1公里,理论模型,大肠杆菌2002 |
虽然大家都同意2个表示一个闭合构象,它可能不是初始的闭合构象。瓦斯奎兹等。[1]提出“除了细胞内孔末端的狭窄,2个原则上可以支持离子传导,因此可能代表打开后的失活/失敏构象。“阿尼什金和苏哈列夫早些时候也提出了类似的建议[5].
MscL的封闭、中间和开放形式的理论模型可参见2年前.
MscS的结构
大肠杆菌MscS公司[3]由七条相同的链组成(一条同源七聚体)。在在这里,每条链都被赋予了不同的柔和颜色。
显示主干道,也可以
是作为阿尔法螺旋或Beta股.
分子的跨膜端有一个主要的疏水的表面,而细胞质结构域的表面包括许多极地的亲水氨基酸。
.疏水表面残留物的分布允许脂双层表面的位置有待预测[6].
然而,预测的双层(24[6])太薄,因为结晶模型缺少N末端46残基[7]其中包括一个短的疏水拉伸和一个HIS标签。
看起来.
通道由。有一个,但由于这是疏水性的,它被认为会阻碍亲水性溶质的通过(见下文)。
[8]在剖视图中(7条链中有3条被隐藏)显示了通道狭窄部分和细胞质结构域开口周围的守恒性,这些开口被认为是离子和溶质进入通道的通道。特别是,Leu105具有8级保护,Leu109具有9级保护(最高保护;重要性见下文)。
打开和关闭
如果分子出现时动画没有开始,第二次单击绿色链接。您可能需要上下滚动开始动画[9].
2008年8月出版的开放式晶体学结构大肠杆菌MscS(突变型A106V;2伏5伏)[3][10][1],以及2002年报道的闭合构象(2个)如上图所示,可以直接生成变形MscS的[3]打开和关闭[11]。在2009年初,这些代表了在开放和闭合构象中相同门控通道蛋白的唯一晶体结构。(其他开/闭对用于不同的蛋白质。)
当整个分子从封闭构象转变为开放构象时,很明显,跨膜螺旋相互倾斜和滑动,而细胞质域的变化相对较小。(细胞质域明显的小旋转是变形方法的产物。)
下面是相同的动画但是注意:只有α-碳原子显示出来(其范德瓦尔斯直径为3倍)。如果没有侧链,通道中的开口尺寸就不准确(见下文)。
在这里如图所示。
,如本场景所示,从N末端开始,如TM1、TM2和TM3,TM3弯曲成TM3a和TM3b。TM3a构成渠道的内衬,并且(白点)。
。对于此变形[11],仅显示N端螺旋(残基27-112:TM1、TM2和TM3a)。通道的疏水部分面向您(见下文)。
。此动画变形显示所有非氢原子。在这里,可以清楚地看到通道的加宽和变窄。在“封闭”构象中,孔的直径约为5º,在开放构象中约为13º[10]尽管开口仍处于“闭合”构象,但计算研究表明,孔隙不需要完全闭合才能不导电。据预测,直径小于9º或小于13º的疏水孔不能分别传导水或离子[12].
下面是相同的变形.
疏水的-极地的.这个亮氨酸105和亮氨酸109的侧链在封闭通道的最窄处形成一个环形内衬,使其具有疏水性和非导电性。
这个与前一场景中的颜色相同,但TM1和TM2已被隐藏。旋转此动画以从侧面(通道垂直)查看,注意在开放构造中,TM3a螺旋线是分开的,而在闭合构造中,它们是横向接触的。
这里有一个进入通道(前面的三条链条隐藏起来,后面只剩下四条)。
,从通道内部观察。保守的模式丙胺酸和甘氨酸据说在闭合构象的链间TM3a触点中形成“旋钮和孔”[10].
.
链间联系人
尽管在打开和关闭期间链间接触的变化很有趣,但可用的模型具有适度的分辨率(3.5-3.7º),这不足以准确知道侧链位置。此外2个显然是独立解决的:当链B-G对齐时[13]对于链a,α-碳的平均均方根偏差为1.54?(范围为0.57-1.84)。这可能会导致链间接触的变化,这可能没有意义。2vv5中的七条链明显受到类似构象的限制:α-碳RMS中值(链A和其他六条链之间)仅为0.07º(范围0.10-0.09º;侧链RMS约为0.4º)。
链条B-G与链条A对齐,用于2个. (.)
对于2伏5伏.
检查中七条链条的接触情况2个和中2伏5伏使用Jmol简介(未显示详细信息)表明,跨膜区域的链间相互作用(如预测的双层位置所示,见上文)是完全疏水的(碳碳),链C和D之间的一个假定氢键除外(Arg88:C.NH2与Val89:D.O之间为2.9º)2个因此,在打开和关闭的过程中,跨膜螺旋可能会相互摩擦“油性”表面。
机械敏感通道的三维结构
离子通道
另请参见