Funzioni fisiologiche dei canali del cloruro della famiglia CLC | Medicina / scienze

Med SCI (Parigi) 2002; 18: 595-604

Funzioni fisiologiche dei canali di cloruro della famiglia CLC

Funzioni fisiologiche dei canali del cloruro CLC

Jacques Teulon * e Alain Vandewalle

inserm u.426 e U.478, IFR 02, Facoltà di Medicina Xavier Bichat, 75780 Paris Cedex 18, Francia

* [email protected]

Riepilogo

La clonazione di un canale di cloruro nell’organo elettrico del siluro nel 1990 ha permesso l’identificazione di una grande famiglia di canali di cloruro i cui rappresentanti sono espressi pure in batteri e piante o mammiferi. Questi canali, chiamati CLC o dipendenti dalla tensione, hanno una distribuzione di Tis-Solar molto varie e può essere espressa nella membrana plasmatica come sulle membrane degli organismi intracellulari. La loro recente scoperta significa che molti aspetti dell’organizzazione, le proprietà elettrofisiologiche e le funzioni di questi canali rimangono indeterminati. Facciamo scorta di questo articolo sui dati attuali enfatizzando tre principali funzioni fisiologiche: il controllo dell’eccitabilità muscolare, la partecipazione all’assorbimento del cloruro nel tubo renale e il coinvolgimento in fenomeni di endocitosi.

Astratto

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La clonazione di un canale di cloruro dall’organo elettrico del pesce del siluro nel 1990 ha permesso la scoperta di una vasta famiglia molecolare di canali di cloruro con un’espressione diffusa in organisteri come batteri, piante e mammiferi. Questi canali, denominati canali cloruro dipendenti dalla tensione del CLC, si trovano sia sulla membrana plasmatica che sulle membrane di vari organali intracellulari. A causa della loro recente scoperta, la loro organizzazione strutturale, le proprietà elettrofisiologiche e le funzioni non sono totalmente addoberate. In questo articolo, è noto in frettamente conosciuta sulla famiglia CLC Chloride Channel e mette l’accento su tre funzioni della mano: controllo dell’eccitabilità muscolare, assorbimento del cloruro nella tubulo renale e del coinvolgimento nell’endocitosi.

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Rispetto ad altri canali ioni, i canali CL hanno giocato a lungo il ruolo di Outsider interessante ma marginale. Ciò è in parte dovuto a che le condutte sono più difficili da rilevare rispetto ad altre ma anche, più fondamentalmente, alle funzioni dei canali del canale della membrana plasmica sono discreti nella maggior parte dei tessuti. Fuori dal campo del sistema nervoso e dei suoi recettori di GABAA e di tipo glicina, due varietà di tessuti sono eccezioni: il muscolo scheletrico, il tessuto in cui è stato mostrato nel 1960 che il CL-conducenza rappresenta circa l’80% della conduttanza totale della membrana e epitelio. Il ruolo fondamentale dei canali CL nelle strutture epiteliali che assorbono o secernono i reciti è emersa solo più tardi negli anni 1970-1980. È alla fine di questo periodo che l’isolamento del gene le cui mutazioni sono responsabili del regolatore della conduttanza della trasmembrane della fibrosi cistica (CFTR), ha rivoluzionato il dominio dei canali CL e ha dato la magnitudine che conosciamo oggi.

La famiglia dei canali CLC (Chloride Channel) è stata fondata allo stesso tempo seguendo la clonazione del CL-Channel dalla linea Torpedo (CLC-0) di Thomas J. Jentsch et al. (→). I canali CLC sono espressi in organismi come vari come lieviti, archeobatteri, batteri, piante e animali (figura 1a). Ad esempio, ci sono 6 canali CCC nella caenorhabditis elegans nematode ver, e 9 diversi canali CCC sono stati identificati nei mammiferi. Raggluppano in tre sottofamiglia principali (figura 1a). La loro struttura secondaria non è ancora completamente chiara (figura 1 (b): il modello iniziale, che includeva 13 segmenti idrofobici transmembrane, è stato modificato perché i segmenti S9-S12 costituiscono massicce regioni idrofobiche la cui organizzazione è difficile da disfare. Esistono difficoltà analoghe per il dominio S4 che, secondo gli autori, è extracellulare o transmembrana. In totale, i CLC avrebbero da 10 a 12 segmenti trans-membrane e un singolo sito comune di glicosilazione (figura 1b). Esiste un consenso per ammettere che la struttura quaternaria è almeno dimerica.

(→) m / s 1999, n ° 8-9, p. 1003

Miniatura Figura 1.

La famiglia molecolare dei canali cloruro CLC. A.

Canali CCC dell’albero filogenetico. Sono state identificate tre sottofamiglia.Sono rappresentati dai CLC descritti negli umani (in rosso) più quelli di un certo numero di organismi: il worm caenorhabditis elegans (CE), la pianta Arabidopsis Tha-Liana (AT), il lievito Saccharomyces Cerevisiae (SC) e il batterio Escherichia Coli ( CE). CLC-0 è il canale dell’organo elettrico del Torpedo Ray. I numeri designavano le tre sottofamilia dei canali CLC. Caenorhabditis Eleganists ha 6 canali CLC: quattro appartengono alla sottofamiglia 1 mentre gli ultimi due, non mostrati sul diagramma, appartengono alle sottofamilie 2 e 3. B. Topologia della membrana. L’analisi idropatica inizialmente ha identificato 13 domini dell’elica α ma il segmento 13 è in realtà intracellulare. La posizione del segmento 4 è controversa. I modelli chiamati CBS, inizialmente identificati in CyStationina-B Syntase, non hanno alcuna funzione chiara. Una mutazione in queste aree è all’origine di una rivolta difettosa della proteina CLC del lievito (GEF1) ma non ha alcun effetto su altri clC. Il canale che collega S8 a S9 è un sito di glicosilazione per tutti i canali CLC. C. Vista ingrandita dei segmenti 2-5 poiché è postulato da Christoph Fahlke e Alfred George. Notare la posizione del ramo transmem del S4 (non identificato come tale qui). Ogni lettera rappresenta un amminoacido (a seconda del solito codice). Qualsiasi sostituzione di amminoacidi sui punti identificata in blu o bianco provoca un cambiamento nella selettività anionica. In blu chiaro sono rappresentati aminoacidi la cui mutazione aumenta la permeabilità al sodio. La mutazione falsa di direzione che sostituisce una glicina con un acido glu-tommica in posizione 230 è una causa di myotonia congenita, probabilmente dovuta all’aumento della permeabilità al sodio risultante.

I CLC hanno un tessuto molto diverso, una distribuzione cellulare e subcell (tabella 1). Ciò suggerisce varie funzioni fisiologiche ma, per il momento, sono spesso speculative. L’obiettivo di questo articolo è quello di valutare il Place DES CLC nella “Fisiologia” dei CL-canals facendo affidamento sulle tre funzioni che, nei mammiferi, sono identificate saldamente: stabilizzazione del potenziale della membrana nel muscolo scheletrico (CLC-1 ), Assorbimento del cloruro nella tubulo renale (CLC-k2 o CLC-KB) e flussi protonici di accompagnamento in varie strutture (CLC-5). La descrizione di determinate proprietà caratteristiche dei canali CCC, tuttavia, sembrava necessaria, non solo perché sarebbe strano parlare di canali ionici senza riferirsi in una volta o per l’altro all’elettrofisiologia, ma anche perché queste proprietà aiutano. Aiuto a capire certo Tratti fisiopatologici.

tabella I.

Caratteristiche generali dei canali del cloruro del CLC dei mammiferi. La distribuzione dei tessuti indicata non è esaustiva e può variare da una specie all’altra. Le mutazioni CLC-7 sono all’origine di due forme di osteopetrosi umana: una forma autosomica recessiva e una forma autosomica dominante (malattia di tipo II di Albers-Schönberg). La degenerazione retinica non ha la stessa origine in tutti i modelli del mouse disabili: nel caso dell’invalidazione del gene di codifica per CLC-2, è una degenerazione dello strato esterno pigmentato; Nel caso di CLC-3, una degenerazione della neuro-retina e, nel caso di CLC-7, di una compressione del nervo ottico che può essere accompagnato da un raggiungimento della retina.

canali ioni con proprietà originali

Le proprietà elettrofisiologiche dei canali CLC sono note principalmente grazie agli studi su CLC-0, CLC-1 e CLC-2, i dati su Gli altri clC sono limitati, contraddittorie o assenti.

Una proprietà fondamentale dei canali ioni è la loro selettività, vale a dire la capacità di perdere solo determinati ioni e escludere gli altri. In generale, i canali anionici (compresi CLC) escludono rigorosamente le cazioni, ma scarsamente discrimina con diverse anioni, il rapporto di permeabilità tra la maggior parte degli ioni di permeatura e la minima ionica di permeatura raramente superiore a 10. Bicarbonato è eccezionale con una permeabilità 50 volte più ridotta di quella di Cl-nel caso di CLC-1. Lo studio elettrofisiologico dei canali CLC-1 CLC-1 ha mostrato che un’area del segmento S4 è responsabile della bassa permeabilità alle cazioni (Figura 1C). In alcuni punti, la sostituzione di un singolo amminoacido aumenta la permeabilità di sodio di un fattore 6. Questa scoperta è importante per la comprensione dei meccanismi della selettività anionica.

I canali CLC hanno la particolarità di avere due Pori di conduzione per canale.È studiando il CL-Channel del membro elettrico (CLC-0) della linea del siluro, purificata e ricostituita in bilayers lipidici artificiali, che Chris Miller ha, il primo, ha osservato che le attuali nicchie prodotte da un solo canale oscillato tra Un livello chiuso e due livelli aperti, uno è il doppio dell’altro (figura 2a). Da questo risultato sorprendente: un singolo canale dovrebbe produrre solo slot correnti di una singola ampiezza – ha dedotto che ogni canale CLC-0 ha dovuto avere due pori distinti e indipendenti, chiamati proto-pori.

crystallographic I canali CLC di batteri hanno confermato, risultati più diretti, elettrofisiologici. Questa struttura del canale doppio poro è originale in quanto, in generale, tutte le subunità di un canale ionico contribuiscono alla formazione di un poro a conduzione singola.

il canale CLC-0, come molti canali ioni, attiva rapidamente sotto il Effetto della depolarizzazione (cioè quando il potenziale diventa meno negativo) (Figura 2C). Tuttavia, la sensibilità della tensione non deriva dalla presenza di un sensore di tensione integrato nella proteina, così come il caso dei cationi cationici dipendenti dalla tensione. L’apertura di ciascun prototore del canale è, infatti, controllata dal CL-stesso, che attribuisce a due siti vincolanti situati all’interno degli stessi interni della conduzione dei pore. L’attaccamento dell’anione sul sito più profondo è influenzato dalla differenza nel potenziale transmembrana, ed è questo meccanismo che conferisce il proto-porto la sua sensibilità alla tensione. La diminuzione della concentrazione clinica-extracellulare, rendendo più difficile collegare la clip ai siti di rilegatura, ha l’effetto di spostare la curva di attivazione a potenziali più positivi (Figura 2C). I CLC-0s hanno un meccanismo di seconda tensione che, a differenza del primo, controlla simultaneamente l’attività dei due proto-pori: è un’inattivazione indotta da depolarizzazioni a lungo termine (> 20 secondi) e sollevato da iperpolarizzazione (figura 2b). Questa inattivazione si manifesta da lunghe interruzioni dell’attività (figura 2a, denotato I).

Thumbnail Figura 2.

Proprietà elettrofisiologiche del CLC. A. Registrazione in base al tempo delle correnti prodotte da un singolo CL-canale dell’organo elettrico del siluro, ricostituito in un bilayer lipidico artificiale. L’ordinata è espressa in piccioamper. L’apertura di un singolo proto poro produce una nicchia di corrente (nota m per mezzo) la cui ampiezza raddoppia quando i due proto-porire sono aperti simultaneamente (annotati U per UP). D (giù): chiuso; Io: inattivato (registrazione riprodotta). B. Vista schematica del funzionamento del canale CLC-0 (dopo). Il canale è formato da due protagonisti che costituiscono un singolo canale. Ogni proto-poro è chiuso da una barriera indipendente (in nero) che simboleggia un cambio di conformazione; Il fissaggio dei polmoni cl-(giallo) sui siti situati all’interno del proto-poro facilitano l’apertura di quest’ultimo. L’attaccamento dell’anione è favorito dalla depolarizzazione della membrana. Un’altra barriera (arancia) controlla contemporaneamente i due proto-porire. Le lettere sotto ogni diagramma si riferiscono alla registrazione mostrata in parte A. I: la barriera comune è chiusa. Il canale non conduce, che le barriere dei proto-pori sono aperte o meno. M: La barriera comune è aperta. Il canale può passare le anioni. Nell’esempio illustrato, solo una delle due barriere indossate dai proto-pori è aperta. U: La barriera comune è aperta e i due proto-pori. L’intensità della corrente è duplice da quella osservata in M. D: la barriera comune è aperta ma i due proto-porire sono chiusi. Nessun passaggio corrente. C. Influenza degli ioni extracellulari sulla probabilità di apertura del proto-poro. La probabilità di apertura del proto-poro aumenta con depolarizzazione secondo il meccanismo spiegato nella figura 2a. La diminuzione del CL sposta la curva di attivazione a potenziali più positivi. (adattato da).

Se tutti i canali CLC dipendono dalla tensione, il significato di questa dipendenza E la sua intensità è variabile da un canale all’altro. Un’ipotesi consente di spiegare questa diversità: ritiene che tutti i CLC potenzialmente hanno i due meccanismi (attivazione / inattivazione) dimostrati per CLC-0 ma che i loro rispettivi pesi variano da un canale all’altro. A un’estrema attivazione rapida da depolarizzazione domina: questo è il caso di CLC-1 (vedi sotto). All’altro estremo, il sollevamento dell’inattivazione dell’iperpolarizzazione domina: questo è il caso di CLC-2 che è attivato con potenziali molto negativi.

Controllo della eccitabilità del muscolo da CLC-1 Channel

Le mutazioni del gene che codificano il canale del cloruro CLC-1 sono responsabili per l’uomo della miatonia congenita (o la malattia di Thomsen), che è Una malattia autosomica di una prevalenza dominante, molto rara e miatonica generalizzata, più frequente e recessiva. Queste malattie, che appartengono alla classe di miotonie non distrofiche, si manifestano da una prolungata rigidità muscolare che si verifica come risultato di un movimento volontario. Le dimostrazioni sono aggravate dal resto e gradualmente migliorate dall’esercizio. Questo fenomeno è dovuto che i treni di potenziali potenziali continuano a essere prodotti dopo la cessazione dello sforzo e ritardare il rilassamento muscolare. Abbastanza curiosamente, c’è una linea di capre americane che soffre di una myotony simile di un carattere dominante. Shirley Bryant et al. hanno dimostrato che: (1) il cl-condotto della fibra muscolare è stato estremamente ridotto nelle capre myotonic; E questo (2) l’inibizione farmacologica della conduttanza ha ritagliato un fenotipo miotonico in capre normali. Ciò ha indicato che il Myotonio ha probabilmente derivato da una diminuzione della conduttanza muscolare scheletrica, un’ipotesi che è stata confermata allo stesso tempo sulle biopsie del paziente. Lo stesso gruppo ha ulteriormente dimostrato che una stimolazione elettrica di un’intensità adeguata produce un singolo potenziale di azione in una normale fibra muscolare di capra, mentre induce una serie di potenziali di azione in capra myotonic (figura 3a).

Miniatura Figura 3.

Il canale CLC-1 e Myotony. A. Record di potenziali di azione ed potenziale elettrotonico indotto dalla stimolazione elettrica sulle fibre muscolari intercostali di capra. L’intensità della stimolazione elettrica applicata alla fibra muscolare appare sotto ogni record ed è espressa in nanoamperi (riprodotto da, con il permesso di jshiol j). A: Controllo in fibra, viene osservato solo un potenziale d’azione; B: fibra da un animale miotonico, diversi potenziali di azione vengono attivati dalla stimolazione che ha un tre volte meno intensità; C: Fibra di testimoni, un treno potenziale d’azione è osservato sulle fibre di controllo quando il cloruro extracellulare viene sostituito da un’anione incondizionata (i canali di cloruro non possono più eseguire la loro funzione). Questa situazione riproduce la risposta osservata nelle capre myotonic. B. Rappresentazione schematica del canale CLC-1 e un numero di mutazioni errate rilevate in pazienti con miotony. La prima lettera denota il codice dell’amminoacido selvatico, il numero, la posizione e la seconda lettera la sostituzione osservata. Queste mutazioni, ad eccezione del G230 (Figura 1C), spostano la curva di attivazione a tensioni più positive. La mutazione mostrata in viola inverte la sensibilità alla tensione del canale mostrando un fenomeno dominante di attivazione mediante iperpolarizzazione.

Come spiegare questa influenza dei canali CL su potenzialità di azione? Nella fibra muscolare scheletrica, la conduttanza costa circa l’80% della costanza della membrana totale a riposo e ammortizza le variazioni del potenziale della membrana, controllando così l’eccitabilità della fibra e combattere l’effetto depolarizzante dell’accumulo di potassio. In tubuli t, accumulo che si verifica durante l’eccitazione. Questo effetto stabilizzatore scompare quando il CL diminuisce. Una corrente di stimolazione inferiore è quindi sufficiente per innescare potenziali di azione. Si può notare che un ruolo simile nella stabilizzazione del potenziale transmembrana viene riprodotto dal canale CLC-0 nell’elemento elettrico del siluro.

Trenta CLC-1 Atogeni sono stati descritti all’uomo (figura 3b). Questo canale ha un’attività (probabilità di apertura) che aumenta con la depolarizzazione secondo un profilo qualitativamente simile a quello mostrato per il proto-poro-pore CLC-0 (Figura 2C). Nel caso della forma dominante di myotonia, la conseguenza della mutazione è, il più delle volte, uno spostamento della curva della probabilità di apertura a potenziali più positivi; Ciò ha l’effetto di diminuire notevolmente il valore della conduttanza client al potenziale di riposo (oltre il 50%). Una particolare mutazione ha effetti molto diversi perché induce, oltre a una diminuzione del CL-conducenza (che non è dovuta a un’alterazione della dipendenza da tensione), un forte aumento della permeabilità al sodio (figura 1c e figura 3b).Un aumento dell’ingresso di sodio nella fibra muscolare non stimolata è probabilmente sufficiente per causare serie di potenziali di azione miootonica.

il canale CLC-KB: partecipazione all’orborbimento renale di cloruro

Un’altra funzione dei canali cl-è il trasporto transpiteliale di CL-. Questo processo svolge un ruolo cruciale fisiologico nel rene poiché l’ultrafiltrazione del plasma sanguigno da parte del glomeruli dei nefrononi consegna a tutti i tubuli renali un liquido (circa 180 litri al giorno), ricco di nacl, che deve essere riassormato nella sua quasi tutti. Questa operazione viene eseguita in base alle modalità variabili lungo il tubulo renale. Nel tubulo prossimale, il trasporto della luce del tubulo all’Interstio è essenzialmente parata di cellulare. D’altra parte, questo trasporto è trans-cellulare e implica la presenza di canali cl-nelle porzioni più distali, un ampio ramo inferiore della maniglia di Henle e Tube bypassato distale (figura 4a). In linea di principio, il meccanismo di trasporto si basa sull’esistenza di un trasporto accoppiato di CL-nella membrana apicale e la combinazione di una pompa NA +, K + -APAse e CL-conduttori nella membrana basolaterale (Figura 4, BC). Gli studi del morsetto (→) hanno evidenziato due cl-nella parte corticale del ramo verso l’alto in basso (figura 4 (D) e un terzo nella sua parte midollare. D’altra parte, non sappiamo nulla dei canali CL-du Tubule bypassd distale.

(→) m / s 1987, n ° 9, p. 538 e 1997, n. 10, p. 1157

miniatura figura 4.

Assorbimento trasparente di cloruro nel tubulo renale. A. Diagramma di due nefronici del rene (adattato da, con il permesso di Am J Physyly e dell’autore). La superficie di rinuncia è attiva, la papilla qui sotto. TCD: tubo circostante distale; Palla: ampia porzione del ramo verso l’alto della maniglia di Henle; Borsa: porzione di grandine del ramo ascendente della maniglia di Henle. In nero, il tubo prossimale. B. Diagramma del trasporto di NACL nella palla. La luce tubulo, che contiene l’urina in formazione, è a sinistra del disegno, l’interstizio sulla destra. Sono rappresentati: un CO-TRASPORTO NA + -K + -2CL-, inibito da Furosemide, NA + Pump, K + -Atpase, conduttori K + e una conduzione con bollastra clinica. Lo schema è semplificato per facilitare la comprensione. C. Schema di trasporto NACL nel TCD. Un co-Transport NA + -Cl, inibito da Thiazides, è presente sulla membrana apicale. D. Patch-morsetto registrazione “Canale individuale” dell’attività di due canali cl-nella membrana di basolate-rale della palla. Questi canali differiscono dalla loro conduttanza elementare: 9 Picosiemens in un caso, 40 Picosiemens nell’altro caso. Uno dei problemi attuali è quello di stabilire la corrispondenza tra i tre canali endogeni e i canali clonati.

Gli studi genetici hanno rivelato che alcuni pazienti con una sindrome da permuta indossavano mutazioni del gene del CLC-KB, un canale CLC, in particolare situato sulla membrana basolaterali del grande ramo dell’acendy. Dal Henle e dal tubulo di Bypass distale. La sindrome del baratto (→) è una tubulopatia renale per la trasmissione autosomica recessiva, di gravità variabile, che influisce sulle capacità di trasporto della maniglia del henle e della diminuzione della potenza della concentrazione urinaria.

(→) M / S 1996, No. 10, p. 1168

Oltre a un’escrezione inappropriata di NACL (cioè una perdita di sodio renale), questa sindrome è caratterizzata da alcalosi metabolica, un’ipokalemia di origine renale e un iperaldosteronismo secondario con pressione normale arterioso. Questi tratti sono la conseguenza di un aumento del carico NACL nel nefrone distale. Un quadro clinico meno grave, la sindrome di GITELMAN (→) è correlata a un tubulo scavalcato distale. Le mutazioni inattivanti di CLC-KB, anche se occasionalmente responsabili della forma più grave (sindrome da baratto antenatale), sono solitamente associate a un baratto “classico” o anche a un fenotipo misto Bartter-Gitelman, sia meno grave. In particolare, non vi è alcuna tabella di nefrocinozisis e ipercalciuria, marca specifica di sindrome da baratto (e un attacco al ramo verso l’alto della maniglia di Hen), non è costante. È quindi naturale pensare che l’eterogeneità clinica deriva da ciò che l’espressione di CLC-KB copre questi due segmenti tubolari, la minima severità che può essere dovuta alla presenza di diversi sistemi di trasporto per il clip.

(→) m / s1996, n ° 4, p. 541

Gli interi dati di corrente si riferiscono al canale CLC-KB (CLC-K2 nel mouse) come primario responsabile del trasporto di client in questi segmenti renali. Due domande rimangono senza risposta.Il primo riguarda l’identità molecolare, non risolta finora, canali clinici-endogeni che sono stati caratterizzati da una patch-morsetto (figura 4D). Il secondo è posto dall’esistenza inquietante di un canale CLC-KA (CLC-K1 nel mouse) con analogia del 90% con CLC-KB e situato nelle stesse zone del rene. Questo canale è coinvolto senza malattie umane. I topi il cui gene CLC-K1 è stato invalidato soffre di un diabete inipogenico inipido che sarebbe dovuto a una costante permeabilità della porzione di grandine del ramo verso l’alto della maniglia di Henle (figura 4a).

CANCANO CLC-5 : Partecipazione all’endocitosi renale di microproteine

Se il ruolo fisiologico dei canali CLC-1 e CLC-K è collegato alla loro posizione nella membrana cellulare, lo studio di una malattia renale, malattia dei denti (→), ha rivelato l’importanza funzionale dei canali CLC che si trovano su membrane intracellulari. Le malattie del Dente riuniscono diverse entità di nefrolitiasi ereditaria legate al cromosoma relative a X (per la revisione, vedi) con conseguente proteinuria e ipercalciuria accompagnata in alcuni casi di un rachitismo o osteomalacia con ipofosfatemia. Nella maggior parte dei casi, la malattia si manifesta per infanzia e variabilmente si evolve verso il fallimento renale. Le proteine escrete sono essenzialmente proteine di peso molecolare (< 40.000 Daltons) in grado di passare attraverso il filtro glomerulato, e ipercalciuria è moderato.

(→) m / s 1996, n. 4, p. 542

Una strategia di clonazione posizionale ha identificato un singolo genice responsabile per le quattro forme conosciute della malattia. La natura della proteina codificata da questo gene, il CL-CLC-5 Channel, ha causato una certa sorpresa in quanto non ha dato spiegazioni immediate dell’immagine clinica osservata nella malattia dei denti. Era noto, tuttavia, che le proteine filtrate dalla glomerula vengono sottrate dalla primitiva urina nel tubo prossimale da un endocytose dipendente dal recettore megalino, poi diretto al comparto lisosomico per essere degradato. Il pH degli endosomi è mantenuto acido grazie alla presenza di una pompa H + -APase e si presumeva anche che una conduttanza parallela della pompa H +, ha permesso di neutralizzare il carico capacitivo della membrana vescicolare indottata. L’accumulo intravenico dei protoni (figura 5a). Questi elementi che servono come filo conduttivo, potrebbe essere sospettato che il canale CLC-5 sia stato coinvolto in meccanismi di endocitosi e / o transosi. La produzione di anticorpi specifici contro questo canale ha permesso di verificare che il canale CLC-5 sia effettivamente espresso nelle cellule del tubulo prossimale dei bambini dei ratti, a livello degli endosomi periferici, dove coincidono preferibilmente con la pompa. H + Vauoolar (figura 5C). Il coinvolgimento del canale CLC-5 nell’endocitosi fenomeno delle proteine filtrate è stato quindi confermato più direttamente dall’analisi delle linee del mouse il cui gene del canale CLC-5 è stato invalidato.

Diverse osservazioni sperimentali e mediche rimangono inspiegabili. In primo luogo, le anomalie del metabolismo del fosfato e del calcio incontrate durante le malattie del dente non sono pienamente comprese. Inoltre, la funzione potenziale di CLC-5, espressa all’interno del tubo da collezione nelle cellule coinvolte nella secrezione acida, è un completo sconosciuto. L’interrogatorio aggiuntivo deriva dalla presenza, inspiegabile fino ad oggi, del canale CLC-5 nelle cellule intestinali in cui si co-individua con le pompe H + Vauarolar negli endosomi (figura 5D). Infine, le proprietà dei canali CLC-5 non sono idealmente adattate a un trasferimento di clip cytosol alla luce dell’endosoma. In effetti, il CLC-5 è inibito a pH acido e sembra promuovere l’output di cl-to the citoplasma piuttosto che il suo contributo nello scomparto endosomico (vedere la figura 5b).

miniatura figura 5.

Il canale CLC-5 intracellulare. A. La pompa H + consente l’acidificazione delle vescicole intracellulari. In assenza di un canale CL, l’accumulo di carichi positivi nella vescica (per trasferimento protonale) induceva una differenza nel potenziale elettrico attraverso la membrana vescicolare (positiva rispetto al citoplasma) che limiterà l’accumulo di protoni intravenici. Il “carico capacitativo” della membrana vescicolare dei protoni è neutralizzata dall’input simultaneo di cl-Via CLC-5. B. Curva che dà la corrente macroscopica prodotta da CLC-5 ricombinante espressa nell’OCITO Xenope secondo il potenziale imposto. Si noti che le uniche correnti significative sono positive: corrispondono a una voce di cl-nella cella.È ammesso che l’orientamento di CLC-5 nella membrana vescicolare è la stessa della membrana plasmatica, vale a dire che il lato citoplasmatico della proteina rimane lo stesso. In queste condizioni, una corrente positiva sul grafico corrisponde a un flusso di CL-diretto dal compartimento intravenico al citoplasma. Questo è contrario a ciò che è previsto. C. Localizzazione intracellulare di CLC-5 nel tubulo bypass prossimale del ratto. L: luce tubolare. D. Posizione intracellulare di CLC-5 in enterociti di ratto. Il canale CLC-5 (in rosso) si trova principalmente nelle strutture vescicolari concentrate sopra il nucleo e non co-lise con la sucrasi-isomaltasi (in verde) utilizzata come indicatore del bordo della spazzola. L: luce dell’intestino.

Gli altri canali CLC: funzioni spesso indeterminate

CLC-2 è parte, come CLC-1 e CLC-K, della prima sottocaminazione CLC (Figura 1A). Si apre solo a pochissimi potenziali molto negativi fisiologici. Tuttavia l’attività fisiologica è possibile in un mezzo acido o hypo-osmolare; Aumenta con la concentrazione di CL-intracellulare. Un clumore corrente a quello prodotto da CLC-2 è stato descritto solo in pochi tipi di cellule, ma è ammesso che CLC-2 è onnipresente. Sono state proposte tre funzioni: (1) partecipazione alla secrezione di HCl nello stomaco; (2) controllo della concentrazione dell’intracellulare in alcuni tipi neuronali con la modulazione della risposta inibitoria gabaergica; e (3) secrezione di epitelio cl-in. Quest’ultima ipotesi ha una certa popolarità. CLC-2 è effettivamente espresso in diversi tessuti epiteliali che sono il bersaglio della fibrosi cistica ed è quindi situato sulla membrana apicale. CLC-2 potrebbe quindi sostituire la CFTR (regolatore di conduttore di trasmembrane di fibrosi cistica) in soggetti con fibrosi cistica. Infatti, l’indagine anatomo-fisiologica dei topi il cui gene CLC-2 è stato invalidato piuttosto un ruolo nella barriera ematospermica (cellule sertoli, cellule di Leydig) e nello strato pigmentato esterno della retina. In quest’ultimo caso, è stato dimostrato in modo sicuro che CLC-2 era responsabile di una secrezione di cl-.

gli altri canali CLC, quelli appartenenti alle sottocomimiglie 2 e 3 (figura 1a), localizzano principalmente Le membrane degli organisomi intracellulari: endosomi e lisosomi perinucleari (CLC-3, CLC-7), vescicoli sinaptici (CLC-3), reticolo endo-plasmico (CLC-6) e apparecchi Golgi (GEF1, CLC canale del lievito Saccharomyces Cerevisiae ). Le loro funzioni precise rimangono da determinare. L’analisi fisiologica dei modelli del mouse con geni CLC-3, CLC-5 e CLC-7 sono stati invalidati (Tabella I), per il momento, produce risultati misti. Come ha sottolineato Kornak et al. Gli attacchi fenotipici sono puntuali e non sembrano influenzare i processi di endocitosi nel suo insieme nonostante un’ampia distribuzione dei tessuti di questi canali. Pertanto, la capacità di acidificazione del compartimento lisosomico viene mantenuta in topi il cui gene CLC-7 è stato invalidato sebbene questo canale sia normalmente espresso in lisosomi. Ciò suggerisce la partecipazione di altri CL-canals, dalla famiglia CLC o altre famiglie di canali CL-intracellulare. Allo stato attuale, è ammesso che la funzione dei canali intracellulari della clinica è neutralizzare i protoni trasportati dalle pompe H + Vauarous. Altre funzioni, tuttavia, sono concepibili. Nel caso di Saccharomyces cerevisiae, ad esempio, è stato suggerito che il clin-intravésicolare catalizzasse l’incorporazione del rame a un metallo-ossidasi, FET3P, che fornisce un ruolo di modulatori al canale GEF1 attraverso il controllo della concentrazione del Concentrazione di CL – intravésicolare.

La posizione intracellulare dei CLC della seconda e terza sottocomiglia non è necessariamente esclusiva. È stato considerato a lungo che CLC-3 è stato impiantato sulle membrane plasmatiche di molte cellule e la base delle correnti si aggrappa da un aumento del volume cellulare. Questa ipotesi è ora abbandonata (, vedi comunque). D’altra parte, un recente studio CLC-4 sulla membrana plasmatica apicale delle cellule intestinali e suggerisce che potrebbe partecipare alla secrezione di cl-in questo epitelio. È anche dimostrata una posizione complementare sulla membrana plasmica per CLC-7. CLC-7 è espresso sulla membrana lisosomiale ma anche sul bordo pieghettato degli osteoclasti. Questa membrana plasmatica specializzata porta molte pompe h + -apasi che garantiscono l’acidificazione di lacune extracellulari in cui viene eseguita il riassorbimento osseo (→).Le mutazioni CLC-7 sono responsabili degli osteopetrips nell’uomo e l’invalidazione CLC-7 nei topi induce grave osteopetrosi. Gli osteoclasti hanno quindi le membrane pieghettate scarsamente sviluppate e non formano lacune di riassorbimento. Inoltre, a differenza degli osteoclasti dai topi normali, gli osteoclasti della cultura, dai topi il cui gene CLC-7 è stato invalidato, non è in grado di acidificare il mezzo extracellulare. Quest’ultimo risultato sembra confermare che il canale CLC-7 è necessario per il corretto funzionamento delle pompe H + sulla membrana pieghettata.

(→) M / S 2001, N ° 12, p. 1260

La bartinna, una subunità normativa del canale CLC

I canali ionici sono più spesso complessi proteici formati da subunità conduttive (subunità α che partecipa alla formazione della conduzione pore) e alle proteine regolatorie accessorie (subunità β). Nel caso dei canali CLC, l’esistenza di proteine normative è stata fornita ma non provata. La recente scoperta di una proteina che specificamente associata ai canali CLC-K (ma non CLC-1, CLC-2 o CLC-5) è quindi importante e offre una nuova illuminazione all’organizzazione CLC (→). Questa proteina chiamata BartTine ha una struttura totalmente diversa dai canali CLC e comprende solo due segmenti transmembrane; Non ha un’attività di canale da sola ma promuove l’inserimento dei due CLC-K nella membrana plasmica. Questo spiega un posteriori che i canali CLC-K umani e i loro ortologi murini non producono clitte (o correnti deboli) quando espressi da soli in Xenope Oocyte. Le mutazioni del gene barteno inducono una severa sindrome da baratto (forma antenatale), accompagnata dalla nefrocicinosi e associata alla sordità neurosensor. Nei topi, Bartin si trova nella membrana basolaterali delle parti del tubo renale che esprimono il CLC-K e nelle cellule marginali della striscia vascolare dell’orecchio interno (dove si trova anche con questi due canali).. La bartinna è attualmente l’unica subunità normativa dei canali CLC che è stata identificata ma è probabile che altre proteine di questo tipo vengano scoperte in futuro.

(→) M / S 2002, N ° 2 , p. 163

Conclusioni

Alla fine di questo orizzonte, è necessario ricordare che la distribuzione dei canali CLC è molto diversificata da quando sono stati scoperti i canali CLC, non solo nei mammiferi, ma anche Nelle piante, batteri, lievito o a Caenorhabditis elegans. Non c’è dubbio che la ricerca su questi canali potrebbe insegnarci molto sulla fisiologia di questi organismi e, richochet, sull’operazione e nelle proprietà dei CLC dei mammiferi. Ciò è particolarmente vero per Caenorhabditis Elegans che, con la sua directory di cella limitata e 6 canali CLC, è uno strumento di analisi di prima scelta.

In secondo luogo, nello stato attuale della conoscenza, il contributo del CLC ai processi fisiologici che si svolgono Sulla membrana plasmatica è relativamente modesto rispetto a quello degli altri canali cl. Il CFTR e i canali che si aggrappano da un calcio intracellulare (CL-CA) svolgono un ruolo importante nell’epiteliale separatore dei rispettivi controlli dell’amplificatore ciclico e del calcio. I canali CLCA sono, inoltre, espressi in tessuto cardiaco e nel muscolo liscio. Un altro canale, il canale pulito da un aumento del volume cellulare è stato osservato in molti tipi di cellule, al punto che pensiamo onnipresenti. È quindi piuttosto sulle membrane degli organismi intracellulari che il ruolo dei canali CLC CLC appare potenzialmente il più grande e originale.

Infine, i canali CLC non sono solo interessanti dalle loro funzioni fisiologiche. Ma anche Dall’originalità della loro organizzazione: doppio poro, modulazione di attività da parte del permeazione dell’anione. Scommettiamo che la ricerca futura porterà il loro gruppo di scoperte stimolanti e ci aiuterà a capire meglio gli arcanes del funzionamento dei canali CL e della selettività anionica, un problema fondamentale e irrisolto della biofisica dei canali.

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liste des tableaux

tableau I.

Caractéristiques Générales des Canalux clorus clorus clC des mammifères. LA DISTRIBUZIONE TISSULAIRE DONNÉE N’EST PAS EURANTE ET PEUUT VARIER D’UNE Espèce à L’Aure. Les mutazioni de CLC-7 Sont à L’Origine de Deux Formes D’Ostéopétrose Humaine: une forma à caractère autosomique récessif et une forma à caractère autosomique dominante (Maladie d’albers-schönberg tipo II). La Dégénérescence Rétinienne N’a Pas La Même Origine Dans Touss Les Modèles de Souris Invalidées: Dans Le Cas de l’Invalidation du Gène Codant pour CLC-2, Il S’Agit D’une Dégénescenza De La Couche Externe Pigmentée; Dans Le Cas de CLC-3, D’une dégénescencescer de la neuro-rétine et, Dans Le Cas de CLC-7, D’UNe Compression du Nerf Optique Qui Peut être Accompagnée d’une attteinte de la rétine.

liste des figures

Miniatura figura 1.

la famille moléculaire des canaux clorus clorus clorus. A.

Arbre Phylogénétique des Canaux CLC. Trois Sous-famiglies Ont Été Identifies. Sont Représentés Les CLC Décrits Chez L’Homme (En Rouge) Plus D’Ceux D’Un certo Nombre d’Organismi: Le Ver Caenorhabditis Elegans (CE), La Plante Arabidopsis Tha-Liana (AT), La Levure Saccharomyces Cerevisiae (SC) ET La Bactérie Escherichia Coli (CE). CLC-0 EST Le Canal de L’Organe Électrique de la Raie Torpille. Les Numéros Désignent Les Trois Sous-Familles des Canaux CLC. Caenorhabditis elegans Possède 6 Canaux CLC: Quatre Appartiennent à la sous-famille 1 Tandis Que Les Deux Derniers, Non Représentés Sur Le Diagramme, Appartiennent Aux Sous-Familles 2 et 3. B. Topologie Membranaire. L’analizza l’idropatopatico Un identità identificativo 13 Domaini EN Hélice α Mais Le Segmento 13 Est en Fait Intracellulaire. La localizzazione du segmento 4 est controversée. Les Motifs Appelés CBS, Identifiés Au Départ Dans La Cystathionine-B Syntase, N’et Pas de Fonction Claire. UNE MUTATION DANS CES DOMAINES EST À L’ORIGINE D’UN ADREDRAGE Défectueux de la Protéine CLC de Levure (GEF1) Mais N’a Pas D’effet sur d’Autres CLC. La Chaîne Reliant S8 à S9 EST Un sito de Glicosilazione Versare TOUS LES CANAUX CLC. C. VUE AGRANDie DES Segments 2-5 TELLE QU’ELLE EST Postulée PAR Christoph Fahlke et Alfred George. POSTER LA LOCALIZZAZIONE TRANSMEM-BRANAIRE DU S4 (non IDENTIFIÉ EN TANTA QUE TEL ICI). Chaque Lettre Représente ONU ACIDE AMINÉ (Selon Le Codice Habibuel). Toute Sostituzione d’ACIDE AMINÉ SUR LES PORTI IDENTIFIÉS IT BLEU OU BLANC ENTRAÎNE UNE Changment de la Sélectivité anionique.In blu chiaro sono rappresentati aminoacidi la cui mutazione aumenta la permeabilità al sodio. La mutazione falsa di direzione che sostituisce una glicina con un acido glu-tomm in posizione 230 è una causa di miotonia congenita, probabilmente a causa dell’aumento della permeabilità di sodio risultante.

Nel testo

Miniatura Figura 2.

Proprietà elettrofisiologiche del CLC. A. Registrazione in base al tempo delle correnti prodotte da un singolo CL-canale dell’organo elettrico del siluro, ricostituito in un bilayer lipidico artificiale. L’ordinata è espressa in piccioamper. L’apertura di un singolo proto poro produce una nicchia di corrente (nota m per mezzo) la cui ampiezza raddoppia quando i due proto-porire sono aperti simultaneamente (annotati U per UP). D (giù): chiuso; Io: inattivato (registrazione riprodotta). B. Vista schematica del funzionamento del canale CLC-0 (dopo). Il canale è formato da due protagonisti che costituiscono un singolo canale. Ogni proto-poro è chiuso da una barriera indipendente (in nero) che simboleggia un cambio di conformazione; Il fissaggio dei polmoni cl-(giallo) sui siti situati all’interno del proto-poro facilitano l’apertura di quest’ultimo. L’attaccamento dell’anione è favorito dalla depolarizzazione della membrana. Un’altra barriera (arancia) controlla contemporaneamente i due proto-porire. Le lettere sotto ogni diagramma si riferiscono alla registrazione mostrata in parte A. I: la barriera comune è chiusa. Il canale non conduce, che le barriere dei proto-pori sono aperte o meno. M: La barriera comune è aperta. Il canale può passare le anioni. Nell’esempio illustrato, solo una delle due barriere indossate dai proto-pori è aperta. U: La barriera comune è aperta e i due proto-pori. L’intensità della corrente è duplice da quella osservata in M. D: la barriera comune è aperta ma i due proto-porire sono chiusi. Nessun passaggio corrente. C. Influenza degli ioni extracellulari sulla probabilità di apertura del proto-poro. La probabilità di apertura del proto-poro aumenta con depolarizzazione secondo il meccanismo spiegato nella figura 2a. La diminuzione del CL sposta la curva di attivazione a potenziali più positivi. (adattato a).

nel testo
miniatura figura 3.

il canale CLC-1 e miotony. A. Record di potenziali di azione ed potenziale elettrotonico indotto dalla stimolazione elettrica sulle fibre muscolari intercostali di capra. L’intensità della stimolazione elettrica applicata alla fibra muscolare appare sotto ogni record ed è espressa in nanoamperi (riprodotto da, con il permesso di jshiol j). A: Controllo in fibra, viene osservato solo un potenziale d’azione; B: fibra da un animale miotonico, diversi potenziali di azione vengono attivati dalla stimolazione che ha un tre volte meno intensità; C: Fibra di testimoni, un treno potenziale d’azione è osservato sulle fibre di controllo quando il cloruro extracellulare viene sostituito da un’anione incondizionata (i canali di cloruro non possono più eseguire la loro funzione). Questa situazione riproduce la risposta osservata nelle capre myotonic. B. Rappresentazione schematica del canale CLC-1 e un numero di mutazioni errate rilevate in pazienti con miotony. La prima lettera denota il codice dell’amminoacido selvatico, il numero, la posizione e la seconda lettera la sostituzione osservata. Queste mutazioni, ad eccezione del G230 (Figura 1C), spostano la curva di attivazione a tensioni più positive. La mutazione mostrata in viola inverte la sensibilità alla tensione del canale mostrando un fenomeno di attivazione di iperpolarizzazione dominante.

nel testo

Thumbnail figura 4.

Assorbimento del cloruro transclicolare nel tubulo renale. A. Diagramma di due nefronici del rene (adattato da, con il permesso di Am J Physyly e dell’autore). La superficie di rinuncia è attiva, la papilla qui sotto. TCD: tubo circostante distale; Palla: ampia porzione del ramo verso l’alto della maniglia di Henle; Borsa: porzione di grandine del ramo ascendente della maniglia di Henle. In nero, il tubo prossimale. B. Diagramma del trasporto di NACL nella palla. La luce tubulo, che contiene l’urina in formazione, è a sinistra del disegno, l’interstizio sulla destra.Sono rappresentati: un CO-TRASPORTO NA + -K + -2CL-, inibito da Furosemide, NA + Pump, K + -Atpase, conduttori K + e una conduzione con bollastra clinica. Lo schema è semplificato per facilitare la comprensione. C. Schema di trasporto NACL nel TCD. Un co-Transport NA + -Cl, inibito da Thiazides, è presente sulla membrana apicale. D. Patch-morsetto registrazione “Canale individuale” dell’attività di due canali cl-nella membrana di basolate-rale della palla. Questi canali differiscono dalla loro conduttanza elementare: 9 Picosiemens in un caso, 40 Picosiemens nell’altro caso. Uno dei problemi attuali è quello di stabilire la corrispondenza tra i tre canali endogeni e i canali clonati.

nel testo
Thumbnail Figura 5.

Il canale CLC-5 intracellulare. A. La pompa H + consente l’acidificazione delle vescicole intracellulari. In assenza di un canale CL, l’accumulo di carichi positivi nella vescica (per trasferimento protonale) induceva una differenza nel potenziale elettrico attraverso la membrana vescicolare (positiva rispetto al citoplasma) che limiterà l’accumulo di protoni intravenici. Il “carico capacitativo” della membrana vescicolare dei protoni è neutralizzata dall’input simultaneo di cl-Via CLC-5. B. Curva che dà la corrente macroscopica prodotta da CLC-5 ricombinante espressa nell’OCITO Xenope secondo il potenziale imposto. Si noti che le uniche correnti significative sono positive: corrispondono a una voce di cl-nella cella. È ammesso che l’orientamento di CLC-5 nella membrana vescicolare è la stessa della membrana plasmatica, vale a dire che il lato citoplasmatico della proteina rimane lo stesso. In queste condizioni, una corrente positiva sul grafico corrisponde a un flusso di CL-diretto dal compartimento intravenico al citoplasma. Questo è contrario a ciò che è previsto. C. Localizzazione intracellulare di CLC-5 nel tubulo bypass prossimale del ratto. L: luce tubolare. D. Posizione intracellulare di CLC-5 in enterociti di ratto. Il canale CLC-5 (in rosso) si trova principalmente nelle strutture vescicolari concentrate sopra il nucleo e non co-lise con la sucrasi-isomaltasi (in verde) utilizzata come indicatore del bordo della spazzola. L: la luce dell’intestino.

nel testo

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