КО-ТРАНСПОРТЕРЫ Na-K-Cl |
|
|---|---|
|
Na-K-Cl котранспортеры обеспечивают электрически нейтральный транспорт ионов через клеточные мембраны со стоихометрией 1Na:1K:2Cl. Направление транспорта зависит от градиентов химического потенциала транпортируемых ионов, при физиологических условиях в большинстве клеток транспорт происходит преимущественно из внеклеточной жидкости в цитоплазму. Na-K-Cl котранспорт ингибируется 5-sulfamoylbenzoic acid loop diuretics, которые включают furosemide, bumetanide, benzmetanide.
|
Na-K-Cl котранспортеры присутствуют во многих тканях. Как основной путь притока солей Na-K-Cl котранспортеры работают совместно с другими путями транспорта солей для поддержания объема клеток. В некоторых клетках активность Na-K-Cl котранспорта может участвовать в модуляции роста и развития клеток. B абсорбтивном эпителии толстых восходящих рукавов петли Henle's почек млекопитающих апикальные Na-K-Cl котранспортеры действуют совместно с апикальными К канальцами, базолатеральными Cl канальцами и базолатеральным Na/K насосом для обеспечения абсорбции NaCl. Во многих секреторных эпителиях, включая тонкий кишечник, воздушные пути и слюнные железы сходный происходит скоординированный транспорт только в обратной полярностью: Cl вступает в клетки с Na и К через ьбазолатеральные котранспортеры и транспортируется в просвет через апикальные Cl канальцы; К поступивший через котранпортер и Na/K насос рециклирует обратно через базолатеральные мембраны посредством К канальцев, а просвет-негативный транэпителиальный электрический потенциал генерируемый с помощью этого транспорного процесса, управляет пассивным транспортом Na из серозы в просвет. Мыши с отсутствием NKCC1 имеют пониженную секрецию хлоридов в кишечнике и трахеях. А NKCC1-дефицитные мыши и Shaker-with-syndactylism мыши кроме того имеют выраженную глухоту.
Идентифицированы две изоформы котранпортеров: NKCC1, который присутствует в болашом числе секреторных эпителиев в неэпителиальных клетках, и NKCC2, который присутствует исключитеьно в почках, в эпителиальных клетках почечного толстого восходящего рукова Henle's петли и в macula densa. Обе изоформы относятся к семейству белков котранпортеров катионов хлора, сюда же входят Na-Cl и K-Cl котранпортеры. Регуляция NKCC1, который обычно присутствует в базолатеральной мембране,, осуществляется скоординированно с другими транпортерами, включая апикальные Cl канальцы. Изменения внутриклеточного [Cl], по-видимому связаны с этой регуляцией NKCC1, который фосфорилируюется неизвестной протеин киназой.
Табл.1. Сверхсемейство котранспортеров катионов хлора ______________________________________________________________________ NKCC1 или BSC2 Стоихометрия: 1Na:1K:2Cl Распределение: Секреторный эпителий (базолатеральные мембраны); хороидное сплетение (апикальные мембраны); неэпителиальные ткани Ингибиторы: Буметанид > фиросемид, нечувствительность к тиазидам мРНК размер; 7.0-7.5 т.п.н. Масса белка ~130 кДа (дегликозилирован) Гомология: ~ 60% идентичных аминокислот с NKCC2; ~45% с NCC; ~ 25% с KCC 1 и KCC 2 NKCC2 или BSC1 Стоихометрия: 1Na:1K:2Cl Распределение: Почки (варианты альтернативного сплайсинга в кортексе и/или медулле) Ингибиторы: Буметанид > фиросемид, нечувствительность к тиазидам мРНК размер; 4.6-5.2 т.п.н. Масса белка 120-130 кДа (дегликозилирован) Гомология: ~ 60% идентичных аминокислот с NKCC1; ~45-48% с NCC; ~ 25% с KCC 1 и KCC 2 NCC или ТSC Стоихометрия: 1Na:1Cl, К-независимость Распределение: Teleost мочевой пузырь, дистальные канальцы почек млекопитадщих (апикальные мембраны) Ингибиторы: Метолазон и др тиазидовые диуретики, нечувствительность к буметаниду мРНК размер; 3.0-4.4 т.п.н. Масса белка 110 кДа (дегликозилирован) Гомология: ~ 45% идентичных аминокислот с NKCC1; ~45-48% с NКCC2; ~ 25% с KCC 1 и KCC 2 КCC1 Стоихометрия: 1К:1Cl, Na-независимость Распределение: Многие органы и типы клеток, включая почки, головной мозг, сердце, легкие, пчень, мышцы желудок, колон, плаценту, эритроциты Ингибиторы: Фуросемид > буметадин; DIDS, DIOA; нечувствительность к тиазидам мРНК размер; 3.8 т.п.н. Масса белка ~110 кДа (дегликозилирован) Гомология: ~ 25% идентичных аминокислот с NKCC1 с NКCC2 и с NСС ~ 65-71% с другими KCC КCC2 Стоихометрия: 1К:1Cl, Na-независимость Распределение: нейрональная специфичность Ингибиторы: Фуросемид > буметадин; DIDS, DIOA; (низкая чувствительность) мРНК размер; 5.6 т.п.н. Масса белка ~125 кДа (дегликозилирован) Гомология: ~ 25% идентичных аминокислот с NKCC1 с NКCC2 и с NСС ~ 65-71% с другими KCC КCC3 Стоихометрия: вероятно 1К:1Cl, Na-независимость Распределение: Мышцы, сердце, почки, головной мозг Ингибиторы: Фуросемид > буметадин; мРНК размер; 6-7 т.п.н. (возможен альтернативный сплайсинг) Масса белка ~120 кДа (дегликозилирован) Гомология: ~ 27-33% идентичных аминокислот с NKCC1 с NКCC2 и с NСС ~ 65-71% с другими KCC КCC4 Стоихометрия: нетестирована Распределение: Многие органы, включая почки, печень, легкие, мышцы, головной мозг, желудок, щитовидка, панкреас, плацента Ингибиторы: Фуросемид мРНК размер; 5.3 т.п.н. Масса белка ~115 кДа (негликозилирован) Гомология: ~ 27-33% идентичных аминокислот с NKCC1 с NКCC2 и с NСС ~ 65-71% с другими KCC _______________________________________________________________________ Каждый член этого сверхсемейства обладает общей втроичной структурой, характеризующейся 12 трансмембранными доменами и гидрофильными, внутриклеточными амино- и карбоксил-терминаьными доменами.
Структурно-функциональные взаимоотношения внутри NKCC1 Было установлено, что сродство к Na, K, Cl и буметадину определяется целиком большой гидрофибной центральной частью NKCC1, содержащей 12 спиралей пронизыващих мембрану. Было установлено, что мутации в трансмембранных доменах вне ТМ7 не влияют на сродство к ионам, но сродство к буметадину меняется мутациями в ТМ11, 12 или обоих. Мутации в ТМ7, как и в ТМ2, указывают что ТМ7 домен участвует в связывании катионов и Cl тоже. Связывание и транспорт Na NKCC1 по-видимому, обеспечивается ТМ2 и 7; связывание Ки обеспечивается в основном ТМ2,4 и 7; а Cl в основном ТМ4 и 7, с небольшим вкладом ТМ2. Буметадин связывается с остатками той же самой области ТМ2-7, но также с остатками ТМ11 и/или 12.
Регуляция NKCC1 Было установлено, что фосфорилирование NKCC1 происходит в ответ на действие цАМФ-зависимых (напр., изопроретинол) и цАМФ-независимых ( напр., апикальный УТФ) secretagogues. Фосфорилируются в NKCC1 серин и треонин, но не тирозин, хотя котранспорт Na, K, Cl в некоторых не-эпителиальных клетках ингибируется высокими дозами ингибиторов тирозин киназы, генистейна. Идентифицированы 3 сайта фосфорилирования в N-терминальном домене (Тре-184б Тре-189 и Тре-202) Каждый из этих треонинов законсервирован в NKCC1 и NKCC2 человека. Мутация Тре-189 в Ала дает белок, котрый экспрессируется на поверхности клетки на уровне, сравнимым с диким типом, фосфорилируется в других сайтах, но не м.б. активирован.
Т-терминальный домен NKCC1, но не NKCC2, содержит последовательность арг-вал-асн-фен, которая образует ядро связывающего сайта для протеин фосфатазы типа I. Нарушения связывания фосфатазы вызывают более высокую конституитивныю активность котранспортера.
Кандидатом на роль внутриклеточного медиатора, вызывающего фосфорилирование NKCC1 и ко-транспорт, является уменьшение объема клетки и редукция [Cl]i. 45% снижение содержания воды в клетке необходимао, чтобы воспроизвести эффект VIP или форсколина на котранспортер NKCC1, в то же время изветсно, что VIP и форсколин вызывают статистически недостоверное снжение содержания воды и почти 50% уменьшение [Cl]i. Все это согласуется с предположеним, что [Cl]i является физиологическим регулятором активности NKCC1.
Помимо фосфорилирования/дефосфорлирования NKCC1 в кишечном эпителии кроме того регулируется путем взаимодействия с цитоскелетными или ацессорными белками. В двух разных кишечных эпителиальных клонах стабилизация F-актина фаллоидином или его производным фаллицидином, блокирует цАМФ-индуцированное перераспределение F-актина в базальном полюсе клеток и ослабляет цАМФ стимулируемую секрецию Cl (ингибирование котранпортера). Другие пути транспорта (апикальные Cl канальцы, базолатеральные К канальцы и Na/K насосы) меняются несущественно при этой стабилизации F-актина. F-актиновый стабилизатор, jasplakinolide также ингибирует цАМФ-зависимую и [Ca2--зависимую стимуляцию трансэпителиальной секреции Cl Na-K-Cl котранпортером. Сходный стимулирующий эффект выявлен для цитохолазина В. Все это указывает на то, что реогранизация базального А-актина, которая происходит в ответ на secretagogues, необходима для активации Na-K-Cl ко-транспортера и что локальная концентрация коротких актиновых филамент, форма F-актина, является важным регулятором некоторых Na и К канальцев, может участвовать и в активации ко-транспорта. Возможно, что влияние F-актина осуществляется посредством последующего фосфорилирования NKCC1.
Известны 2 белка в 160 и 130 кДа, ко-преципитирующиеся с NKCC1. Эти акцессорные белки могут модулировать взаимодействие NKCC1 с F-актином.
Протеин киназы, участвующие в фосфорилировании NKCC1Протеин киназный ингибитор стауроспорин, сходный с IC50, ингибирует фосфорилирование NKCC1. Следовательно, CoTransporter kinase (СТ-киназа) может быть финальной общей ступенью в активации котранпортера через ряд различных путей передачи сигналов. СТ-киназа ингибируется разбуханием клетки и N-ethylmaleimide (NEM), а также стауроспорином. Субстратом для СТ-киназы является не только NKCC1, но и KCC 1. Оба котранпортера обладают реципрокным поведением в отношении регуляции объема клетки. Предполагается, что сморщивание клетки вызывает фосфорилирование обоих белков ( и тем самым активацию Na-K-Cl ко-транспортера и ингибирование K-Cl ко-транспортера).
Показано, что c-jun N-terminal kinase (JNK) из сморщенных клеток вызывает фосфорилирование NKCC1. Является ли она предполагаемой СТ-киназой пока неясно.
Хотя NKCC1 содержит ядро фосфориляционного мотива для известных протеин киназ, включая протеин киназу С, казеин киназву II и РКА, нет прямых уазаний на то, что котранпортер действительно фосфорилруется какой-либо из этих киназ.
|