ИОННЫЕ КАНАЛЫ СЕНСОРНЫХ КЛЕТОК.
Исследование ионных каналов различной природы является традиционным и одним из основных направлений лаборатории. Сотрудниками лаборатории открыты и исследованы несколько типов ионных каналов, функционирующих в сенсорных клетках. Наиболее важным результатом является открытие катионных каналов, которые активируются при связывании, как минимум, двух молекул циклического нуклеотида (Рис.1). Каналы этого типа были идентифицированы в палочках и колбочках сетчатки, в обонятельных нейронах и в волосковых клетках кортиева органа. Во вкусовых клетках впервые идентифицированы катионные каналы, которые ингибируются cGMP и cAMP. Как и в случае циклонуклеотид-активируемых каналов, ингибирование канальной активности циклическими нуклеотидами является прямым и не опосредовано процессами фосфорилирования.
Рис.1. Ток через фрагмент мембраны, изолированный из булавы обонятельного нейрона карпа, при мембранном потенциале -40 мВ. Фрагмент содержит пять цАМФ-активируемых катионных каналов. Циклический АМФ, приложенный с цитоплазматической стороны мембраны в субмикромолярных концентрациях, инициирует открывание одиночных каналов. При микромолярных концентрациях цАМФ активирует одновременно несколько каналов, что приводит к увеличению интегрального тока.
ИОННЫЕ КАНАЛЫ РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК.
Как и у животных у растений есть электровозбудимые клетки, участвующие в генерации и распространении потенциалов действия, возникающих под действием различных внешних раздражителей (механических, температурных, химических и т.п.). В нашей лаборатории в качестве объекта для изучения ионных каналов растений используется водоросль Chara corallina. Регистрируются токи с небольшого(~ 2мм) участка клетки, выделенного изолирующими мостиками, в режиме фиксации напряжения или на двух мембранах или на одной плазмалемме. Во втором случае используется либо целая клетка с введением микроэлектрода в цитоплазму, либо диализируемая клетка с удаленной вакуолярной мембраной. В последнем случае обеспечивается контроль растворов с обеих сторон плазмалеммы. В целом разработанная методика позволяет регистрировать на плазмолемме интегральные токи, транспортируемые потенциал-зависимыми Ca2+-каналами, Ca2+-активируемыми Cl--каналами и К+-каналами, в совокупности обеспечивающих генерацию потенциала действия. Изучаются характеристики ионных каналов в эксперименте, разрабатываются теоретические модели их функционирования. В частности, полученные данные свидетельствуют о том, что электрическая возбудимость этих клеток обусловлена тем, что деполяризация вызывает вход наружного Са2+ в цитоплазму клетки и активацию Са2+-зависимой Сl- проводимости ее плазматической мембраны. Показано, что активность Сl- каналов пропорциональна квадрату концентрации ионов Са2+ и оценен предельный диаметр канальной поры.
Рис.2 Левая панель, фотография водоросли Chara corallina. Правая панель, типичные токи через плазматическую мембрану нативной клетки водоросли в режиме фиксации потенциала (черная линия). Ток в контроле (зеленая кривая) и после введения ингибитора хлорных каналов (красная кривая), когда остается в основном переходный ток кальциевых каналов.