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PNAS:酶如何溝通

時間:2019-06-21 作者: 點擊:0次

  酶一氧化氮(NO)合成酶(NOS1)和蛋白激酶C(PKC)在腦的神經元以及其他器官的許多細胞類型中的各種信號轉移過程中起重要作用。與弗萊堡大學生理學研究所的Bernd Fakler教授一起,科學家Cristina Constantin博士和CatrinMüller博士首次證明了酶可以在生理條件下通過單獨的電刺激激活。細胞膜。通過兩種酶與電壓門控鈣通道的直接結構相互作用,蛋白質超級復合物迅速將細胞膜上的電信號轉化為細胞內的化學信號過程。研究人員在當前的科學期刊上發表了他們的研究成果美國國家科學院院刊(PNAS)。

  Fakler組先前已經證明鈣依賴性酶NOS1和PKC都是腦中某些電壓門控鈣通道(Cav2通道)的蛋白質納米環境的組分。然而,到目前為止,還不知道這些酶如何與鈣通道相通。該研究小組現已發現這兩種酶都與Cav2通道整合到蛋白質超復合物中。在這樣的Cav2-NOS1 / PKC復合物中,NOS1或PKC錨定在細胞膜的細胞質側,并且位于通道孔的緊鄰區域。在激發細胞膜時,Cav2通道打開并將鈣離子傳遞到細胞質中,在那里它們與兩種酶結合。鈣結合激活酶,其隨后產生可擴散的第二信使NO或磷酸化細胞質靶蛋白。

  由于通道和酶之間的接近,有效的電化學耦合需要小于1毫秒持續時間的電刺激。當細胞不是被個體脈沖刺激而是以1赫茲或更高的頻率激發動作電位時,后者變得最大。

  Cav2酶超級復合物不僅保證了超快速和可靠的電化學耦合。它們還確保信號轉導保持局部受限,即在Cav2通道周圍小于幾納米的區域內。這種局部限制保證酶僅啟動特定的細胞過程,而其他鈣信號傳導途徑,包括細胞死亡,被阻止。此外,研究人員的實驗突出了激活NOS1和PKC的生理機制,因此提供了廣泛使用的合成激活劑的替代品,如NO供體或二酰基甘油。

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