БИОХИМИЯ, 2004, том 69, вып. 11, с. 1506–1514
УДК 577.353.4
Структурный анализ электромеханического сопряжения методом электронной криомикроскопии
Обзор
1 Department of Molecular Physiology and Biophysics, National Center for Macromolecular Imaging, Verna
2 Marrs McLean Department of Biochemistry and Molecular Biology, Baylor College of Medicine
Поступила в редакцию 02.08.2004
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: электромеханическое сопряжение, рианодиновый рецептор, потенциалзависимый Ca2+ канал L-типа, электронная криомикроскопия, реконструкция отдельных частиц.
Аннотация
В поперечно-полосатой мышце сопряжение возбуждения и сокращения (в русской терминологии – электромеханическое сопряжение) следует рассматривать как процесс связи между деполяризацией поверхностной мембраны мышечного волокна с освобождением Ca2+ из его цитоплазматических хранилищ и последующей Ca2+-активацией сокращения волокна. Этот процесс прежде всего контролируется взаимодействием между двумя Ca2+-каналами – потенциалзависимым каналом L-типа (дигидропиридиновый рецептор, DHPR), локализованным в мембране T-трубочек, и Ca2+-каналом мембраны саркоплазматического ретикулума (рианодиновый рецептор, RyR). Структура обоих каналов интенсивно изучалась несколькими группами исследователей с использованием метода электронной криомикроскопии и техники реконструкции отдельных частиц. Для структуры RyR, определенной с разрешением 22–30 Å, характерна грибообразная форма с объемистой цитоплазматической частью и мембранной вытянутой ножкой. Поскольку цитоплазматическая область имеет сложную структуру, составленную из множества отдельных доменов с большим количеством промежуточных полостей, при данном разрешении нельзя сделать определенных выводов о локализации реальных пор внутри трансмембранной области. Были охарактеризованы конформационные изменения, связанные с функциональными переходами Ca2+-освобождающих каналов из закрытого состояния в открытое. Последующими экспериментами была определена локализация связывающих центров для различных канальных лигандов. Структурные исследования DHPR развиты в меньшей степени. Хотя недавно сообщалось о получении четырех трехмерных карт DHPR с разрешением 24–30 Å в результате исследования замороженных гидратированных и негативно контрастированных рецепторов, в этих структурных данных обнаруживаются некоторые противоречия, касающиеся общего вида и размеров канальных структур. Для уточнения структуры обоих каналов и подтверждения предложенной модели их сопряжения необходимы дальнейшие структурные исследования при более высоком разрешении.