Jump to content

Натриево-кальциевый обменник

Семейство растворенных переносчиков 8 (обменник натрия/кальция), член 1
Идентификаторы
Символ SLC8A1
Альт. символы NCX1
ген NCBI 6546
HGNC 11068
МОЙ БОГ 182305
RefSeq НМ_021097
ЮниПрот P32418
Другие данные
Локус Хр. 2 п23-п21
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro
Семейство растворенных переносчиков 8 (натрий-кальциевый обменник), член 2
Идентификаторы
Символ SLC8A2
ген NCBI 6543
HGNC 11069
МОЙ БОГ 601901
RefSeq НМ_015063
ЮниПрот Q9UPR5
Другие данные
Локус Хр. 19 q13.2
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro
Семейство растворенных переносчиков 8 (натрий-кальциевый обменник), член 3
Идентификаторы
Символ SLC8A3
ген NCBI 6547
HGNC 11070
МОЙ БОГ 607991
RefSeq НМ_033262
ЮниПрот P57103
Другие данные
Локус Хр. 14 q24.1
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro

Натрий -кальциевый обменник (часто обозначаемый Na + /Что 2+ обменник , обменный белок , или NCX ) — -антипортер мембранный белок , выводящий кальций из клеток. Он использует энергию, запасенную в электрохимическом градиенте натрия (Na + ), позволяя Na + стекать по градиенту через плазматическую мембрану в обмен на контрперенос ионов кальция (Ca 2+ ). Один ион кальция экспортируется, а импортируются три иона натрия. [ 1 ] Обменник существует во многих различных типах клеток и видах животных. [ 2 ] NCX считается одним из наиболее важных клеточных механизмов удаления кальция. 2+ . [ 2 ]

Обменник обычно обнаруживается в плазматических мембранах, митохондриях и эндоплазматическом ретикулуме возбудимых клеток. [ 3 ] [ 4 ]

Натрий-кальциевый обменник — лишь одна из систем, с помощью которых цитоплазматическая концентрация ионов кальция в клетке поддерживается на низком уровне. Обменник не очень прочно связывается с Ca. 2+ (обладает низким сродством), но может быстро переносить ионы (обладает высокой емкостью), перенося до пяти тысяч Са 2+ ионов в секунду. [ 5 ] Следовательно, для него требуются большие концентрации Ca. 2+ быть эффективным, но полезен для избавления клетки от большого количества кальция. 2+ за короткое время, сколько необходимо нейрону после потенциала действия . Таким образом, обменник также, вероятно, играет важную роль в восстановлении нормальной концентрации кальция в клетке после эксайтотоксического инсульта. [ 3 ] Такой первичный переносчик ионов кальция присутствует в плазматической мембране большинства клеток животных. Другой, более распространенный трансмембранный насос , экспортирующий кальций из клетки, — это плазматическая мембрана Ca. 2+ АТФаза (PMCA), которая имеет гораздо более высокое сродство, но гораздо меньшую емкость. Поскольку PMCA способен эффективно связываться с Ca 2+ даже когда его концентрации довольно низкие, он лучше подходит для поддержания очень низких концентраций кальция, которые обычно находятся внутри клетки. [ 6 ] На + /Что 2+ обменник дополняет Ca с высоким сродством и низкой емкостью 2+ -АТФаза и вместе они участвуют в различных клеточных функциях, включая:

Обменник также участвует в нарушении сердечной электропроводности, известном как отсроченная постдеполяризация . [ 7 ] Считается, что внутриклеточное накопление Са 2+ вызывает активацию Na + /Что 2+ обменник. Результатом является кратковременный приток чистого положительного заряда (помните 3 Na + в, 1 Ca 2+ out), тем самым вызывая клеточную деполяризацию. [ 7 ] Эта аномальная клеточная деполяризация может привести к сердечной аритмии.

обратимость

[ редактировать ]

Поскольку транспорт является электрогенным (изменяет мембранный потенциал), деполяризация мембраны может изменить направление обменника, если клетка достаточно деполяризована, что может произойти при эксайтотоксичности . [ 1 ] Кроме того, как и в случае с другими транспортными белками, количество и направление транспорта зависят от трансмембранных градиентов субстрата. [ 1 ] Этот факт может быть защитным, поскольку увеличение внутриклеточного кальция 2+ концентрации, возникающие при эксайтотоксичности, могут активировать обменник в прямом направлении даже в присутствии пониженного внеклеточного содержания Na. + концентрация. [ 1 ] Однако это также означает, что при внутриклеточном уровне Na + превышает критическую точку, NCX начинает импортировать Ca 2+ . [ 1 ] [ 8 ] [ 9 ] NCX может работать как в прямом, так и в обратном направлении одновременно в разных областях клетки, в зависимости от совокупного воздействия Na. + и Ca 2+ градиенты. [ 1 ] Этот эффект может продлевать переходные процессы кальция после всплесков активности нейронов, тем самым влияя на обработку нейронной информации. [ 10 ] [ 11 ]

Уже + /Что 2+ обменник в потенциале действия сердца

[ редактировать ]

Способность к Na + /Что 2+ обменник на обратное направление тока проявляется во время потенциала действия сердца . Из-за деликатной роли, которую Ca 2+ играет в сокращении сердечной мышцы клеточную концентрацию Ca 2+ тщательно контролируется. Во время потенциала покоя Na + /Что 2+ обменник использует большой внеклеточный градиент концентрации Na+, чтобы помочь перекачивать Ca 2+ из клетки. [ 12 ] На самом деле, На + /Что 2+ обменник находится в Калифорнии 2+ положение оттока большую часть времени. Однако во время повышения потенциала действия сердца происходит большой приток Na. + ионы. Это деполяризует клетку и смещает мембранный потенциал в положительную сторону. В результате происходит значительное увеличение внутриклеточного [Na + ]. Это вызывает изменение направления Na + /Что 2+ теплообменник для перекачки Na + ионы выходят из клетки и Ca 2+ ионы в клетку. [ 12 ] Однако этот разворот обменника длится лишь мгновение из-за внутреннего повышения [Ca 2+ ] в результате притока Ca 2+ через кальциевый канал L-типа , и обменник возвращается в прямое направление потока, перекачивая Ca 2+ из клетки. [ 12 ]

Хотя обменник нормально работает в Ca 2+ положение оттока (за исключением раннего потенциала действия), определенные условия могут ненормально переключить обменник в реверс (Ca 2+ приток, Na + положение оттока. Ниже перечислены несколько клеточных и фармацевтических состояний, при которых это происходит. [ 12 ]

  • Внутренний [Na + ] выше, чем обычно (например, когда дигоксин и другие препараты сердечных гликозидов блокируют Na + + -АТФазный насос .)
  • саркоплазматического ретикулума Высвобождение Са из 2+ тормозится.
  • Другое Ca 2+ Каналы притока блокируются.
  • Если продолжительность потенциала действия увеличена.

Структура

[ редактировать ]

На основании предсказаний вторичной структуры и гидрофобности первоначально предполагалось, что NCX будет иметь 9 трансмембранных спиралей . [ 13 ] Считается, что это семейство возникло в результате дупликации гена из-за очевидной псевдосимметрии в первичной последовательности трансмембранного домена. [ 14 ] Между псевдосимметричными половинками находится цитоплазматическая петля, содержащая регуляторные домены. [ 15 ] Эти регуляторные домены имеют структуры, подобные домену C2 , и отвечают за регуляцию кальция. [ 16 ] [ 17 ] Недавно структура архейного ортолога NCX была решена с помощью рентгеновской кристаллографии . [ 18 ] Это ясно иллюстрирует димерный транспортер из 10 трансмембранных спиралей с ромбовидным сайтом для связывания субстрата. На основе строения и структурной симметрии предложена модель попеременного доступа с конкуренцией ионов в активном центре. Структуры трех родственных протон-кальциевых обменников (CAX) были определены на дрожжах и бактериях . Хотя эти структуры структурно и функционально гомологичны, они иллюстрируют новые олигомерные структуры, связывание субстрата и регуляцию. [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]

В 1968 году Х. Рейтер и Н. Зейтц опубликовали данные о том, что, когда Na + удаляется из среды, окружающей клетку, происходит отток Ca 2+ ингибируется, и они предположили, что может существовать механизм обмена двух ионов. [ 2 ] [ 22 ] В 1969 году группа под руководством П. Ф. Бейкера, экспериментировавшая с аксонами кальмаров, опубликовала открытие, в котором предполагалось, что существует способ получения Na. + выход из клеток, отличных от натрий-калиевого насоса . [ 2 ] [ 23 ] Известно, что наперстянка, более известная как наперстянка, оказывает большое влияние на Na/K-АТФазу, в конечном итоге вызывая более сильное сокращение сердца. Растение содержит соединения, которые ингибируют натриево-калиевый насос, что снижает электрохимический градиент натрия. Это делает выкачку кальция из клетки менее эффективной, что приводит к более сильному сокращению сердца. Людям со слабым сердцем иногда предлагается накачивать сердце с более высокой сократительной силой. Однако он также может вызвать гипертонию, поскольку увеличивает сократительную силу сердца.

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и ж Ю СП, Чой Д.В. (июнь 1997 г.). «Обменные токи Na(+)-Ca2+ в корковых нейронах: одновременное прямое и обратное действие и влияние глутамата». Европейский журнал неврологии . 9 (6): 1273–81. дои : 10.1111/j.1460-9568.1997.tb01482.x . ПМИД   9215711 . S2CID   23146698 .
  2. ^ Jump up to: а б с д ДиПоло Р., Боже Л. (январь 2006 г.). «Натрий/кальциевый обменник: влияние метаболической регуляции на взаимодействие переносчиков ионов» . Физиологические обзоры . 86 (1): 155–203. doi : 10.1152/physrev.00018.2005 . ПМИД   16371597 .
  3. ^ Jump up to: а б Кедровски Л., Брукер Г., Коста Э., Вроблевски Дж.Т. (февраль 1994 г.). «Глутамат ухудшает выведение кальция из нейронов, одновременно снижая градиент натрия» . Нейрон . 12 (2): 295–300. дои : 10.1016/0896-6273(94)90272-0 . ПМИД   7906528 . S2CID   38199890 .
  4. ^ Паттерсон М., Снейд Дж., Фрил Д.Д. (январь 2007 г.). «Вызванные деполяризацией кальциевые реакции в симпатических нейронах: относительный вклад входа Ca2+, экструзии, поглощения и высвобождения Ca2+ в ЭР/митохондриях и буферизации Ca2+» . Журнал общей физиологии . 129 (1): 29–56. дои : 10.1085/jgp.200609660 . ПМК   2151609 . ПМИД   17190902 .
  5. ^ Карафоли Э., Сантелла Л., Бранка Д., Брини М. (апрель 2001 г.). «Генерация, контроль и обработка клеточных сигналов кальция». Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 36 (2): 107–260. дои : 10.1080/20014091074183 . ПМИД   11370791 . S2CID   43050133 .
  6. ^ Сигел, Дж.Дж.; Агранов, Б.В.; Альберс, RW; Фишер, СК; Улер, доктор медицинских наук, редакторы (1999). Базовая нейрохимия: молекулярные, клеточные и медицинские аспекты (6-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт, Уильямс и Уилкинс. ISBN  0-7817-0104-Х . {{cite book}}: |author5= имеет общее имя ( справка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Jump up to: а б Лилли, Л.: «Патофизиология болезней сердца», глава 11: «Механизмы сердечных аритмий», Липпенкотт, Уильямс и Уилкенс, 2007 г.
  8. ^ Биндокас, вице-президент, Миллер Р.Дж. (ноябрь 1995 г.). «Экситотоксическая дегенерация инициируется в неслучайных участках культивируемых нейронов мозжечка крысы» . Журнал неврологии . 15 (11): 6999–7011. doi : 10.1523/JNEUROSCI.15-11-06999.1995 . ПМК   6578035 . ПМИД   7472456 . S2CID   25625938 .
  9. ^ Вольф Дж.А., Стис П.К., Лусарди Т., Мини Д., Смит Д.Х. (март 2001 г.). «Травматическое повреждение аксонов вызывает приток кальция, модулируемый чувствительными к тетродотоксину натриевыми каналами» . Журнал неврологии . 21 (6): 1923–30. doi : 10.1523/JNEUROSCI.21-06-01923.2001 . ПМК   6762603 . ПМИД   11245677 . S2CID   13912728 .
  10. ^ Зильберталь, Асаф; Кахан, Анат; Бен-Шауль, Йорам; Яром, Йосеф; Вагнер, Шломо (16 декабря 2015 г.). «Продолжительная внутриклеточная динамика Na + регулирует электрическую активность в митральных клетках добавочной обонятельной луковицы» . ПЛОС Биология . 13 (12): e1002319. дои : 10.1371/journal.pbio.1002319 . ISSN   1545-7885 . ПМЦ   4684409 . ПМИД   26674618 .
  11. ^ Шойсс, Фолькер; Ясуда, Рёхей; Собчик, Александр; Свобода, Карел (2 августа 2006 г.). «Нелинейная передача сигналов [Ca2+] в дендритах и ​​шипиках, вызванная зависимой от активности депрессией экструзии Ca2+» . Журнал неврологии . 26 (31): 8183–8194. doi : 10.1523/JNEUROSCI.1962-06.2006 . ISSN   0270-6474 . ПМЦ   6673787 . ПМИД   16885232 .
  12. ^ Jump up to: а б с д Берс Д.М. (январь 2002 г.). «Связь возбуждения и сокращения сердца». Природа . 415 (6868): 198–205. Бибкод : 2002Natur.415..198B . дои : 10.1038/415198a . ПМИД   11805843 . S2CID   4337201 .
  13. ^ Николл Д.А., Оттолия М., Филипсон К.Д. (ноябрь 2002 г.). «К топологической модели обменника NCX1». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 976 (1): 11–8. Бибкод : 2002NYASA.976...11N . дои : 10.1111/j.1749-6632.2002.tb04709.x . ПМИД   12502529 . S2CID   21425718 .
  14. ^ Цай Икс, Литтон Дж (сентябрь 2004 г.). «Суперсемейство катион/Ca(2+) обменников: филогенетический анализ и структурные последствия» . Молекулярная биология и эволюция . 21 (9): 1692–703. дои : 10.1093/molbev/msh177 . ПМИД   15163769 .
  15. ^ Мацуока С., Николл Д.А., Рейли Р.Ф., Хильгеманн Д.В., Филипсон К.Д. (май 1993 г.). «Начальная локализация регуляторных областей сердечного сарколеммального обменника Na(+)-Ca2+» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 90 (9): 3870–4. Бибкод : 1993PNAS...90.3870M . дои : 10.1073/pnas.90.9.3870 . ПМК   46407 . ПМИД   8483905 .
  16. ^ Бессерер Г.М., Оттолия М., Николл Д.А., Чаптал В., Касцио Д., Филипсон К.Д., Абрамсон Дж. (ноябрь 2007 г.). «Второй Ca2+-связывающий домен обменника Na+ Ca2+ необходим для регуляции: кристаллические структуры и мутационный анализ» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (47): 18467–72. Бибкод : 2007PNAS..10418467B . дои : 10.1073/pnas.0707417104 . ПМК   2141800 . ПМИД   17962412 .
  17. ^ Николл Д.А., Савая М.Р., Квон С., Касио Д., Филипсон К.Д., Абрамсон Дж. (август 2006 г.). «Кристаллическая структура первичного сенсора Ca2+ обменника Na+/Ca2+ обнаруживает новый мотив связывания Ca2+» . Журнал биологической химии . 281 (31): 21577–81. дои : 10.1074/jbc.C600117200 . ПМИД   16774926 .
  18. ^ Ляо Дж., Ли Х., Цзэн В., Зауэр Д.Б., Белмарес Р., Цзян Й. (февраль 2012 г.). «Структурное понимание механизма ионного обмена натрий-кальциевого обменника». Наука . 335 (6069): 686–90. Бибкод : 2012Sci...335..686L . дои : 10.1126/science.1215759 . ПМИД   22323814 . S2CID   206538351 .
  19. ^ Уэйт А.Б., Педерсен Б.П., Шлезингер А., Бономи М., Чау Б.Х., Роу-Цурц З., Ризенмей А.Дж., Сали А., Страуд Р.М. (июль 2013 г.). «Структурная основа попеременного доступа эукариотического кальций-протонного обменника» . Природа . 499 (7456): 107–10. Бибкод : 2013Natur.499..107W . дои : 10.1038/nature12233 . ПМК   3702627 . ПМИД   23685453 .
  20. ^ Нисидзава Т., Кита С., Матурана А.Д., Фуруя Н., Хирата К., Касуя Г., Огасавара С., Домаэ Н., Ивамото Т., Ишитани Р., Нуреки О (июль 2013 г.). «Структурная основа механизма противотранспорта обменника H +/Ca2+». Наука 341 (6142): 168–72. Бибкод : 2013Sci...341..168N . дои : 10.1126/science.1239002 . ПМИД   23704374 . S2CID   206549290 .
  21. ^ Ву М, Тонг С, Вальтерспергер С, Дидерихс К, Ван М, Чжэн Л (июль 2013 г.). «Кристаллическая структура белка-антипортера Ca2+/H+ YfkE раскрывает механизмы оттока Ca2+ и его регуляции pH» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (28): 11367–72. Бибкод : 2013PNAS..11011367W . дои : 10.1073/pnas.1302515110 . ПМЦ   3710832 . ПМИД   23798403 .
  22. ^ Рейтер Х., Зейтц Н. (март 1968 г.). «Зависимость оттока кальция из сердечной мышцы от температуры и внешнего ионного состава» . Журнал физиологии . 195 (2): 451–70. дои : 10.1113/jphysicalol.1968.sp008467 . ПМК   1351672 . ПМИД   5647333 .
  23. ^ Бейкер П.Ф., Блаустейн, член парламента, Ходжкин А.Л., Стейнхардт Р.А. (февраль 1969 г.). «Влияние кальция на отток натрия в аксонах кальмара» . Журнал физиологии . 200 (2): 431–58. дои : 10.1113/jphysicalol.1969.sp008702 . ПМК   1350476 . ПМИД   5764407 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: dc27ab2bb79be306d826f64572e52c57__1721015460
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/dc/57/dc27ab2bb79be306d826f64572e52c57.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Sodium-calcium exchanger - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)