Mfos skripta cela

2,768 views
2,540 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
2,768
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
7
Actions
Shares
0
Downloads
86
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Mfos skripta cela

  1. 1. Molekularna fiziologija organskih sistemaMFOS 2012prof Jelena Đorđevid skripta
  2. 2. 2 SadržajĆelijska membrana, uloga proteina, vrste trasporta kroz membranu.......................................................... 5 Transport kroz membranu ........................................................................................................................ 9 Aktivni transport materija posredstvom membranskih proteina ........................................................... 12 Kotransporteri ..................................................................................................................................... 15 Membranski izmenjivači, antiporteri .................................................................................................. 17Jonski kanali ................................................................................................................................................ 17 1) Koneksoni............................................................................................................................................ 20 2) Voltažno zavisni jonski kanali.............................................................................................................. 21 3) kanali za Ca2+ ....................................................................................................................................... 23 4) kanali za K+ .......................................................................................................................................... 25 Grupa kanala koja se aktivira agonistima: .......................................................................................... 29Signalna transdukcija .................................................................................................................................. 30 Mehanizmi komunikacije između delija .................................................................................................. 31 Signalni molekuli ..................................................................................................................................... 31 Klase receptora ....................................................................................................................................... 32 Ligandi za receptore ................................................................................................................................ 32 Signalni događaj ...................................................................................................................................... 33 Membranske guanil ciklaze..................................................................................................................... 38 Membranske Ser/Thr kinaze ................................................................................................................... 39 Membranske tirozin kinaze..................................................................................................................... 39 Receptori spregnuti sa G proteinom ....................................................................................................... 43 Signalizacija preko inozitol-3-fosfata i diacil-glicerola ............................................................................ 53 Signalni put preko eikozanoida ............................................................................................................... 55 Jonotropni receptori ili ligand zavisni jonski kanali ................................................................................ 57Sinaptička transmisija ................................................................................................................................. 58 Holinergička sinapsa ............................................................................................................................... 62 Bolesti vezane za holenergičku sinapsu .................................................................................................. 63 Farmakologija monoaminergičke sinapse .............................................................................................. 64 Receptor za acetilholin............................................................................................................................ 66 Nikotinski receptor.................................................................................................................................. 67
  3. 3. 3 Receptori za glutamat ............................................................................................................................. 68 Receptori za GABA .................................................................................................................................. 70Transdukcija senzornih signala ................................................................................................................... 71 Mikrookruženje neurona ........................................................................................................................ 71 Cerebrospinalna tečnost ......................................................................................................................... 72 Transport i stvaranje CST ........................................................................................................................ 73 Transdukcija olfaktornih signala ............................................................................................................. 78 Transdukcija tastatornih signala ............................................................................................................. 80 Detekcija gorkog i slatkog ukusa ......................................................................................................... 81 Detekcija umami, kiselog i slanog ukusa............................................................................................. 81 Periferni hemoreceptori, karotidna telašca ............................................................................................ 82 Nociceptori.............................................................................................................................................. 83 Fotoreceptori .......................................................................................................................................... 84 Vlataste delije .......................................................................................................................................... 88Hormoni koji utiču na ishranu..................................................................................................................... 90 Insulin ...................................................................................................................................................... 90 Glukagon ................................................................................................................................................. 92 LEPTIN – regulator apetita ...................................................................................................................... 93 Adiponektin ............................................................................................................................................. 94 GRELIN..................................................................................................................................................... 94Molekularni mehanizmi lučenja sekreta digestivnog trakta ....................................................................... 96 Sekrecija pankreasnog soka .................................................................................................................... 99 Sekrecija pljuvačnog soka ..................................................................................................................... 105 Sekrecija želudačnog soka .................................................................................................................... 106 Molekularni mehanizmi sekrecije žuči .................................................................................................. 109Molekularni mehanizmi regulacije krvnog pritiska ................................................................................... 114 Vazokonstriktori .................................................................................................................................... 118 Vazodilatatori ........................................................................................................................................ 121 Antihipertenzivi ..................................................................................................................................... 124 Antagonisti kateholaminskih receptora ............................................................................................ 125 Blokatori kanala za Ca2+..................................................................................................................... 126
  4. 4. 4 ACE (angiotensin-converting enzyme) inhibitori .............................................................................. 126 Antagonisti receptora za angiotenzine ............................................................................................. 127 Diuretici ............................................................................................................................................. 127 Blokatori receptora za endotelin ...................................................................................................... 128Molekularni mehanizmi transporta u tubulocitama ................................................................................. 129 Transport Na+ ........................................................................................................................................ 130 Transport Cl- .......................................................................................................................................... 131 Transport vode ...................................................................................................................................... 134 Transport uree ...................................................................................................................................... 134 Transport glukoze ................................................................................................................................. 135
  5. 5. 5 Ćelijska membrana, uloga proteina, vrste trasporta kroz membranu Sve što se dešava na nivou organizma, organskih sistema i na nivou organa, svi procesipoĉivaju na ćeliji. Na slajdu je primer ţabe koja iskaĉe iz vode da li zato što je voda pretopla ilije hladna, da li zato što beţi od predatora ili je skoĉila u potrazi za plenom. Da bi ona skoĉilapotrebno je da doĊe do savijanja ekstenzora, grĉenja noge i savijanja fleksora. Da bi se mišićzgrĉio potrebno je da doĊe do preklapanja aktinskih i miozinskih filamenata koje se odvijazahvaljujući oslobaĊanju Ca iz intracelularnih depoa. Ca se vezuje za troponin C i kada se to desivezuju se troponin I i troponin T, oni se dakle izmeštaju kao loptice menjaju konformaciju, vukutropomiozin što dovodi do oslobaĊanja mesta za vezivanje na miozinske glavice. Fiziologija je, pre svega, nauka o homeostatskim mehanizmima i sve ovo o ĉemupriĉamo je u cilju odrţanja homeostaze. Fiziološki sistemi su puferi koji omogućavajuodrţavanje fiziološke homeostaze a fiziološka homeostaza poĉiva na samoj ćeliji i ćelija trošiveliku energiju kako bi odrţala homeostazu.Malo podsećanje šta je sekretin – hormon GIT-a koji se sintetiše u duodenumu i vezuje se zasvoje receptore na epitelnim ćelijama npr. u pankreasu, za one kanaliće, i dovodi do luĉenjapankreasnog soka a komponente pankreasnog soka su enzimska i bikarbonantna komponenta.Sekretin se vezuje za svoje receptore na epitelijalnim ćelijama pankreasnog duktusa i dovodi doluĉenja bikarbonata. Sastav unutar ćelije se potpuno razlikuje od vanćelijskog matriksa. I da vidimo šta je to što pravibarijeru i omogućava ćeliji da zadrţi svoj stalni sastav i utiĉe na njenu homeostazu. Ovde vidimo ćelijsku membranu, svi znamo uĉili ste, da ćelijsku membranu ĉinifosfolipidni matriks dakle u pitanju su fosfolipidi koji su specifiĉno orijentisani tako da sepolarne glave se orjentišu ka spoljašjoj sredini, dok su hidrofobni repovi okrenuti ka unutra itakva membrana potpuno onemogućava transport velikih molekula kao što su proteini, NK alionemogućava i transport jona kao što su Na, Ca, K, a omogućava transport O2, CO2. Šta ĉinifosfolipide? Kiĉma svakog fosfolipida je glicerol i serin. Glicerol je sa jedne strane vezan zaslobodne masne kiseline sa druge strane preko fosfatne grupe za razliĉite molekule pa u kolikoje u pitanju etanolamin dakle u pitanju je fosfatidil etanolamin u koliko je u pitanju serin onda jefosfatidilserin itd. Znaĉi u zavisnosti od polarne glave i fosfolipidi se razlikuju. Ono što jeinteresantno je to da je ustanovljeno da je membrana asimetriĉna. Da spoljašnji i unutrašnji listnisu isti. Fosfatidilholin je dominantno zastupljen u spoljašnjem listu membrane dok uunutrašnjem listu fosfatidilserin i fosfatidiletanolamin. Postavlja se pitanje zašto je membranaasimetriĉna? Na to pitanje niko nema pouzdan odgovor ali se pretpostavlja da je ta asimetrijavaţna zbog interakcije sa proteinima koji su uronjeni u ovaj fosfolipidni matriks i komunikacjesa sekundarnim glasnicima. Jer bez obzira što je tako graĊena, fosfolipidni matriks ne dozvoljavaprolazak supstanci, ali one moraju da proĊu jer se na taj naĉin odrţava homeostaza. Dakle u njusu uronjeni proteini koji na razliĉite naĉine uspostavljaju kontakt sa fosfolipidima i samim timimaju razliĉitu ulogu. Ovaj prvi protein koji vidimo je periferni protein znaĉi kao što vidimo postoje dva plavaproteina oni nisu uopšte uronjeni u membranu već su putem jonskih, vodoniĉnih daklenekovalentnim vezama vezani ili za integralne proteine proteine membrane ili za fosfolipidneglave. I kao što vidimo ovi periferni proteini mogu da budu vezani za integralne proteine npr. ispolja, znaĉi vanćelijske teĉnosti, a isto tako unutar ćelije. Primer takvog proteina je ankirin.Ankirin je protein koji odrţava odnosno na neki naĉin vezuje subkortikalne strukture odnosno
  6. 6. 6ćelijski citoskelet koji se stastoji od više molekula. Ankirin je taj koji drţi ćelijski citoskelet inpr. daje eritrocitima onaj karkteristiĉan bifokalni oblik. Ostali proteini su integralni proteini - znaĉi da su na razliĉite naĉine uronjeni ufosfolipidni matriks. I ovaj prvi protein je kao što vidimo transmembranski protein koji sadrţijedan α heliks znaĉi samo jedanput prolazi kroz membranu i primer takvog proteina je integrin.Integrini su molekuli koji omogućavaju komunikaciju ćelije sa ekstraćelijkim matriksom npr.laminom, kolagenom; znaĉi sa proteinima ekstraćelijskog matriksa ili drugi molekuliomogućavaju komunikaciju sa drugim ćelijama. Znaĉi integrin je jedan od takvih proteina,adhezivnih molekula koji omogućava ćeliji komunikaciju.Sledeći primer integralnog proteina su proteini koji nekoliko puta prolaze kroz membranu, vrloĉesto ćemo se sretati sa heptaheliĉnim proteinima koji sedam puta prolaze kroz ćelijskumembranu; npr receptori spregnuti sa G proteinom, ABC transporteri. Tipiĉan primer je βreceptor za kateholamine. Broj ponovaka, tj. broj heliksa moţe da bude 12 ili 24 itd. Proteini ne moraju da prolaze kroz membranu, mogu da budu samo uronjeni u dvosloj isada imamo jos jednu interesantnu grupu proteina koja je kovalentno vezana zaglikozilfosfatidilinozitol (GPI) spoljnog lista. To su proteini, adhezivni molekuli; npr. NCAM jeadhezivni molekul nervnih ćelija ili CD59, on je protektin. Druga grupa proteina koja se takoĊevezuju za molekule fosfolipidnog matriksa, dakle to su proteini koji se vezuju za slobodne masnekiseline, npr. meristil grupe ili prenil grupe, to su hidrofobni repovi; primer takvog proteina je Gprotein. Ono što je karakteristiĉno za ove proteine koji prolaze kroz fosfolipidni matriks je da suuglavnom snabdevene nepolarnim AK kao što su Ala, Val, Leu, Pro, Phe, Met. Dakle one kojegrade hidrofilni dţep sa unutrašnje strane i omogućavaju komunikaciju izmeĊu dva susednaheliksa. Svaki heliks odnosno svaki navoj sadrţi 3-6 AK. Druga struktura kada govorimo oproteinima na primeru porina – to je protein membrane bakterija, ne formiraju α heliks vec βbarrel (beta bure). Jasno vam je da se najveći deo komunikacije izmeĊu ćelije i okoline odvijapreko proteina. Zašto kaţem najveći deo? Primer su steroidni hormoni. Steroidni hormoni(mineralokortikoidi, aldosteron) prolaze odnosno aldosteron ne zahteva protein na membrani većprolazi fosfolipidni matriks ulazi u ćeliju i vezuje se za svoje unutarćelijske receptore. I da vidimo koji su to proteini koji pomaţu komunikaciju izmeĊu ćelije i okoline.Prva grupa proteina koja govori o njihovoj ulozi su ligand vezujući proteini, znaĉi to sureceptori za hormone, malo pre pomenuti npr β receptor. Kaĉe se za N-terminus znaĉi navanćelijski domen na kome se nalazi ligand vezujuće mesto, veţe se hormon što dovodi dokonformacionih promena ovih sedam heliksa, jer je u pitanju heptaheliĉni molekul.Konformacione promene dovode do toga da unutarćelijski domen stekne enzimsku aktivnost - toje primer insulinskog receptora. Kada govorimo o proteinu, o ovakvom receptoru koji je kao naslici on dovodi do konformacione promene, a promene dovode do toga da unutarćelijska petljasada aktivira sekundarne glasnike i pošto su najviše u pitanju receptori spregnuti sa G proteinom,dakle u pitanju je protein G. To bi bila prva uloga proteina, da vezuju ligande, i ta veza sareceptorom da dovede do odgovora u ćeliji. Drugi su adhezioni molekuli, spominjali smo integrin. Integrin omogućavakomunikaciju ćelije sa adhezionim molekulima ekstraćelijskog matriksa i u principu ovakvimolekuli omogućavaju razne diferencijacije u ćeliji, regulišu apoptozu itd. Kako izgledaju oviadhezioni molekuli? Dakle u ekstracelularni matriks uronjen je kraj koji ima matriks vezujućidomen on se vezuje za komponente ekstraćelijskog matriksa to je kolagen, laminin, to je spektarrazliĉitih molekula. Veza ekstraćelijskog domena sa komponentama ekstarćelijskog matriksa
  7. 7. 7dovodi do konformacionih promena transmembranskog regiona koji sada dovodi do toga da ovimali, kratki citoplazmatski repovi komuniciraju sa unutarćelijskim proteinima. Unutarćelijskiproteini su najĉešće FAK kinaze. Druga vrsta molekula to su molekuli koji omogućavaju komunikaciju izmeĊu dvesusedne ćelije. I tipiĉan primer za takav molekul je kadherin. Kadherina ima do sada 28izolovanih. U pitanju su Ca zavisni molekuli. Zašto Ca zavisni? Zato što ova vanćelijska petljaza sebe vezuje Ca. I oni omogućavaju komunikaciju izmeĊu ćelija, migraciju imunskih ćelija inavoĊenje npr aksona tokom razvoja NS. Druga vrsta adhezionih molekula su Ca nezavisnimolekuli, to je N-CAM adhezioni molekul nervnih ćelija. Adhezioni molekuli mogu da budu imolekuli vezani za GPI. N-CAM je GPI vezani protein. Druga uloga proteina membrane je dasu adhezioni molekuli koji omogućavaju ćeliji da komunicira sa vanćelijskim matriksom i sadrugim ćelijama. Treća vaţna uloga je da proteini formiraju jednu vrstu tunela i da omogućavajuprolazak molekula. Ti tuneli mogu biti razliĉiti, mogu biti pore mogu biti kanali, mogu bitinosaĉi, mogu biti pumpe u zavisnosti od toga na koji se naĉin vrši prenos. Ono što je zajedniĉkoza sve je da stvaraju hidrofilni prolaz u fosfolipidnom dvosloju kroz koji mogu da proĊuhidrofilne supstance, i ono što smo malo pre pomenuli, to je da su ovi α heliksi specifiĉnoorganizovani, rekli smo 3.6 AK po jednom navoju i heliks je organizovan tako da hidrofobne ihidrofilne AK alterniraju-tako da su hidrofilne okrenute ka unutrašnjosti a hidrofobne kafosfolipidnom matriksu. Na taj naĉin specifiĉnom organizacijom AK α heliksa omogućava sehidrofilna sredina samo kanala kroz koji prolaze hidrofilne susptance. Da li će taj tunel biti poraili kanal ili će biti pumpa zavisi od toga na koji naĉin je regulasan pristup tom tunelu. Proteini membrane mogu biti i enzimi. Svaka jonska pumpa koja se nalazi na ćelijskojmembrani je praktiĉno enzim. Sećamo li se neke pumpe? Na/K ATPaza. Kako se zove pumpakoja dovodi do stvaranja ţeludaĉnog soka? Kalijum protonska pumpa. Sve su to enzimi, ATPazekoje razlaţu ATP. Proteini membrane kao enzimi, šta ovo beše? Sećamo li se membranskogvarenja hrane? Sećamo se da pankreasni enzimi razlaţu hranu npr. šećere razlaţu do disaharida igraniĉnih dekstrina. Sećamo se da se varenje proteina pomoću enzima završava do oligopeptida ida oligopeptide, disaharide i najviše dekstrine, najviše razlaţu enzimi membrane. Sećamo seĉetkastog pokrova, one kosice na mikrovilima. Na mikrovilima upravo onaj glikokalikspretstavlja ugljenohidratne komponente upravo ovih enzima koji se nalaze u sastavu membrane ikoji vrše razlaganje oligopeptida, disaharida do monomera i onda ti monomeri ulaze u ćelijuzahvaljujući susednom transporeteru (npr. glukoza). To je primer da proteini membrane mogu dafunkcionišu kao enzimi. Treći primer proteina membrane kao enzima to su da su mnogi GPI-vezani proteini su enzimi i primer takvog enzima je 5’nukleotidaza koja utiĉe na metabolizam istrukturu nekih ?. I ono što je interesantno je da neki enzimi kao npr fosfolipaza C imamogućnost da oslobodi ovaj enzim i da enzim onda samim tim više nije vezan za membranu. Proteini mogu da budu ukljuĉeni u signalizaciju. Integralni protein koji je ukljuĉen usignalizaciju je G protein α subjedinica. Preko miristil i palmitoil grupe ukotvljuje G protein umembranu. Miristoilacija - dodavanje zasićene C14 na N terminalni Gly2 i palmitoilacija, nacisteinskim ostacima. Prvo se iseca terminalna AK, pa se zatim na susednu, praktiĉno terminalnusada dodaje miristoil grupa i ovaj se proces naziva miristoilacija. Zatim sledi sledeći proces to jepalmitoilacija, koja se zasniva na dodavanju palmitoil grupe na cisteinski ostatak. Još uvek se nezna zašto se odvijaju i miristoilacija i palmitoilacija ali se pretpostavlja da je miristoilacija
  8. 8. 8neophodna za ukotljavanje samog molekula, a da je moţda palmitoilacija na cisteinskimostacima neophodna za integraciju sa adenil ciklazom. Kada se bilo koji ligand veţe za svoj receptor kada se aktivira G protein tada dolazi dodisocijacije α, β, γ subjedinice tako da sada α subjedinica moţe da aktivira adenil ciklazu sajedne strane a videćemo da β, γ subjedinica takoĊe mogu da uĉestvuju u prenosu signala. γsubjedinica sa druge strane preko prenil grupe ukvotljuje kompleks u membranu. I znaĉi Gprotein je tipiĉni primer integralnog proteina koji je ukljuĉen u ćelijsku signalizaciju. Uklanjanjemiristil i palmitoil grupe α subjedinice dovodi do toga da se α subjedinica otkaĉi od membranešto onemogućava njeno vezivanje sa adenil ciklazom i samim tim onemogućava prenos signalau ćeliju. Ono što je interesantno kada govorimo o integralnim proteinima je da jedna grupaantikancerogenih lekova deluje tako što spreĉava ovo ukotvljavanje onkogenih produkata umembranu i tako ova grupa lekova eliminiše sposobnost ćelije da se transformiše u kancerogenećelije. Jednostavno spreĉavaju ukotvljavanje, spreĉavaju vezu ovih grupa, vezivanje tih grupa zaintegralni protein. Na kraju proteini membrane kao submembranski citoskelet. Pomenuli smo ankirin isada ćemo videti kako on funkcioniše. U pitanju su periferni proteini - proteini koji su slabimnekovalentnim interakcijama vezani za membranu ili neku komponentu ili za integralni protein.Rekli smo da je primer protein ankirin i u principu ovi proteini omogućavaju vezivanjesubmembranskog citoskeleta i malo pre smo pominjali da submembranski citoskelet dajekarakteristiĉan oblik bifokalnih diskova eritrocita. Sad da vidimo šta ĉini taj submembranskicitoskelet. Ĉine ga spektar molekula, jedan od nih je spektrin, zatim molekul aktina, dalje ankirin,Band4.1 i Band3 koji predstavlja integralni protein. Kako funkcioniše ova mreţa? Da krenemo od spektrina. U pitanju je dimer koji se sastojiiz α i β monomera, dva dimera se glavama spajaju u heterotetramer. Repovi ovogheterotetramera su spojeni sa Band4.1 koji je opet sa svoje strane vezan za aktin. Ceo ovajcitoskelet drţi ankirin i drţi ga vezan za integralni protein Band3. Band3 je recimo kanal,odnosno ukljuĉen je u transport hlorida i bikarobonantnih anjona. Ankirin dakle ukotvljuje celuovu mreţu, membranski citoskelet i samim tim omogućava i daje oblik ćeliji. Ukoliko nastanemutacija u genu koji kodira za ankirin, tada eritrociti gube svoj karakteristiĉni oblik. Ankirin nijesamo specifiĉan za eritrocite, nalazi se i u nervnim ćelijama, nalazi se u epitelim ćelijama i nemora uvek biti vezan za Band3, već moţe biti vezan za druge kanale i druge pumpe ili za nekiadhezivni molekul. Imamo još GPI-vezane proteine membrane koji imaju protektivnu ulogu. Pominjali smona poĉetku GPI proteine, oni se sintetišu u ER-u, i nakon sinteze protein se ubacuje u membranuER-a i takav protein sadrţi transmembransku komponentu i komponentu koja štrĉi u lumen ER-a. Proces sinteze GPI proteina obuhvata aktivaciju enzima ER-a koji dovode do isecanjanascentnog proteina izmeĊu transmembranskog regiona i ovog dela koji štrĉi u lumenu ER-a, štodalje dovodi do toga da se na karboksilni kraj ovog dela koji se nalazi u lumenu kaĉi aminogrupa glikozil fosfatidilinozitola i na taj naĉin se gradi protein vezan za GPI. Jedan od enzimakoji uĉestvuje u isecanju ovog nascentnog proteina, koji dovodi do nastanka GPI vezanogprteina, je fosfatidilinozitol glikan A (PIG-A). Zašto kaţemo da imaju protektivnu ulogu? Zatošto je ustanovljeno da npr. u eritrocitima (eritrociti su pogodni za prouĉavanje jer se praktiĉnosastoje samo iz membrane i matriksa koji je ispunjen hemoglobinom) postoje dva GPI proteina.Jedan se naziva protektin (CD59) i drugi je DAF (CD55). I jedan i drugi su GPI vezani proteini i
  9. 9. 9imaju protektivnu ulogu. Oni štite eritrocite od sistema komplementa. Sistem komplementa jegrupa proteina koji cirkulišu i koja funkcionišu tako da prepoznaju antitela vezana za bakterije idovode do enzimske hidrolize i do ubacivanja molekula proteina u membranu, što dovodi dostvaranja pore i osmotske lize bakterije. Dolazi do njenog pucanja. Ono što je problem je štosistem komplementa nije savršen kao B i T limfociti i ne moţe da odvoji eritrocit od bakterije.Zato su mnoge ćelije pa i eritrociti snabdeveni ovim molekulima koji praktiĉno štite ćeliju odsistema kompementa i ne dozvoljavaju joj da ono što radi bakterijama radi i samim ćelijama, tj.eritrocitima. Šta se dešava kada nastane mutacija u genu za PIG-A? PIG-A je enzim koji dovodido stvaranja GPI vezanih proteina. Tada nastaje bolest koja se naziva paroksizomalna nokturalnahemoglobinurija. To je retka bolest ali još uvek neistraţena i interesantna. Dolazi do lizeeritrocita samo noću. Iz kog razloga, još uvek se ne zna. PIG-A ne postoji i ĉim ga nema, nemastvaranja CD59 i CD55, što znaĉi da su eritrociti praktiĉno nezaštićeni. Izloţeni su sistemukomplementa. MeĊutim iz nekog razloga ta hemoglobinurija odnosno liza eritrocita se odvijasamo noću odnosno samo u snu. Transport kroz membranu O ovome smo malo priĉali kada smo govorili o osmoregulaciji. Rekli smo da je sastavunutar ćelije potpuno drugaĉiji od sastava vanćelijske teĉnosti. Preteţni intraćelijski katjon je K⁺,kalijuma ima znaĉajno više u ćeliji nego u vanćelijskoj sredini. Na ⁺ je tipiĉni vanćelijski katjon.Proteini se nalaze više u ćeliji nego u vanćelijskoj teĉnosti. Što se tiĉe vode, zanimljiv je podatakda od 42 l vode koliko poseduje odrastao muškarac proseĉne telesne mase od 70 kg, ĉak 25 l senalazi u ćelijama, u vanćelijskoj teĉnosti oko 13 l, plazme imamo oko 3 l itd. Sad da vidimo kojisu to mehanizmi koji omogućavaju ovakvu razliĉitost, kad govorimo najpre o jonima kao što suNa⁺, K⁺, Ca²⁺ i protein. Transport ovih jona se vrši u zavisnosti od elektriĉnog i hemijskoggradijenta, odnosno elektrohemijskog gradijenta. Pasivni transport materija se odvija posredstvom membranskih proteina, u pitanju su jonii hidrofilne matrije. Ovakve materije prolaze kroz jednu vrstu tunela koja se naziva pora ili kakoih nazivamo, neregulisani kanali. Pore su proteini membrane koji su uvek otvoreni. Primerjednog takvog proteina smo imali kada smo govorili o mehanizmu stvaranja mokraće,akvaporini. Danas znamo da ih ima dosta, ali mi smo spominjali akvaporin1 i akvaporin2. Dodanas je izolovano 13 akvaporina i za otkriće akvaporina Peter Agre je 2003.godine dobioNobelovu nagradu. Gde se nalazi akvaporin1? Konstitutivno su eksprimirani, uvek su tu. Ĉemu sluţiHenleova petlja? Da se koncentruje urin.Ako se koncentruje urin, znaĉi da voda mora da prolazi,a voda prolazi kroz silazni deo Henleove petlje zahvaljujući konstitutivno eksprimiranimakvaporinima1. Akvaporin1 je jedan od prvih akvaporina koji je izolovan. U pitanju je tetramer isvaki od tih monomera tetramera ima 6 domena. U pitanju je pora koja je uvek otvorena, nemoţe da se reguliše njeno otvaranje i zatvaranje, samo moţe da se reguliše da li ga ima ili ganema. Zašto kaţemo da moţemo da ga regulišemo da li ga ima ili ga nema? Da li postoje nekiakvaporini koji nisu konstitutivno eksprimirani i moţemo da regulišemo ima li ih ili ih nema? Ko
  10. 10. 10odreĊuje to da li će ih biti ili neće? Vazopresin i antidiuretiĉki hormon. Hormon se vezuje zasvoje receptore i dovodi do stvaranja tih pora u membrani i o tome ćemo govoriti na poslednjempredavanju. Dakle, antidiuretiĉki hormon, kada dehidriramo i kada treba da ĉuvamo vodu, ondovodi do eksprimiranja akvaporina 2, koji se ubacuje u membranu i na taj naĉin se vodareapsorbuje iz primarnog filtrata nazad u krvotok. Ovo je primer jedne pore. Drugi primer jeporin. Porin je protein, primer koji se nalazi u zidu gram negativnih bakterija i spoljnojmembrane mitohondrija. Zatim perforin. T limfociti ostvaruju svoje citotoksiĉno dejstvo tako štooslobaĊaju perforin. On je monomer koji se npr.u telu bakterije ili u telu bilo koje ćelije na kojuT limfocit ispoljava svoju citotoksiĉnost, polimerizuje i stvara poru promera 16 nm. Znaĉi to susve primeri na koji naĉin protein formiraju vrstu tunela koja se naziva pora i koja je uvekotvorena. Druga vsta tunela su kanali ili moţemo da je nazovemo regulisanom porom. To su tunelikoji mogu da se otvaraju i da se zatvaraju i u zavisnosti od toga da puštaju jone. To su kanali zaNa⁺, kanali za Cl⁻, kanali za K⁺, kanali za Ca²⁺ itd. Još jednom, razlika izmeĊu pore i kanala je tašto je pora uvek otvorena i moţemo je nazvati neregulisanim kanalom, a kanal moţe da se otvarai zatvara i zato moţemo da ga nazovemo i regulisanom porom. Kanali – u pitanju su tuneli kojiimaj mogućnost otvaranja i zatvaranja i ĉini ih jedna ili više polipeptidnih subjedinica uglavnomorganizovanih u vidu α heliksa i mogu da se otvaraju i zatvaraju u odgovoru na razliĉite faktore.Jedan od tih faktora je promena potencijala membrane. Kakav bi to bio kanal? Voltaţno-zavisnikanal. Da li smo priĉali o HCN kanalima, kanalima koji se otvaraju u odgovoru nahiperpolarizaciju? Oni se nalaze na ćelijama SA ĉvora i ti HCN kanali su odgovorni zagenerisanje spontanih akcionih potencijala. Ćelije SA ĉvora su izmenjene mišićne ćelije kojeimaju mogućnost spontane geneze akcionog potencijala. Kako oni spontano generišu akcionepotencijale? Tako što ih otvara hiperpolarizacija. Hiperpolarizacija dovodi do toga da se kanalotvara, ulazi Na+ i dolazi do depolarizacije i na taj naĉin imamo slanje tih spontanih akcionihpotencijala. Pa tako npr. adrenalin ubrzava srce tako što dovodi do otvaranja tih HCN kanala,ulazi natrijum, natrijum onda aktivira one brze kanale za kalcijum i na taj naĉin srce ubrzava rad.Zatim kanal moţe da se otvori u odgovoru na sekundarni glasnik. Npr postoje kanali koji seotvaraju na Ca, kalcijum indukovano otvaranje kanala za kalcijum. Zatim kad smo priĉali oĉepićima i štapićima…Bez cGMP zatvaraju se kanali zavisni od cGMP-a, ne ulazi Na+, dolazido hiperpolarizacije i smanjuje se oslobaĊanje glutamata. 1 foton stopira ulazak milion jona Na+.Svetlost tj. fotoni dovode do stopiranja ulaska Na+, hiperpolarizacije i smanjenja oslobaĊanjaneurotransmitera- glutamata. I imamo odgovor na ligand, šta bi to bilo? Da li ste ĉuli za kanalekoji su u stvari receptori za hormone, za neurotrasmitere. Receptor za Ach moţe da bude samkanal, receptor za GABA (γ-aminobuternu kiselinu) moţe da bude sam kanal. Moţe da budereceptor spregnut sa proteinom G, kada govorimo o Ach i GABA, ali moţe da bude tzv.jonotropni receptor, da je u stvari sam kanal receptor. Za sam kanal se recimo veţe Ach i dolazido njegovog otvaranja.
  11. 11. 11 Zatim kanali mogu biti selektivni. Postoje npr. iskljuĉivo kanali za Na. Ali postoje ineselektivni kanali koji npr. propuštaju sve katjone. Primer tipiĉnog kanala za Na⁺ je voltaţnozavisni kanal za Na⁺, koji je odgovoran za generisanje akcionog potencijala. Ovaj kanal se nalazina tubulocitama i omogućava reapsorbovanje jona Na⁺, a nalazi se takoĊe i u enterocitama.Kanal za K⁺ generiše potencijal mirovanja u svim ćelijama i omogućava završetak akcionogpotencijala u nadraţljivim ćelijama. Kanal za Ca²⁺: kad pomislimo na Ca²⁺ prva asocijacija jekontrakcija, a druga asocijacija je egzocitoza granula. Kalcijum je uvek vezan za jedan od ta dvaprocesa. Tu se nalaze kanali takoĊe za anjone kao što su hloridi ,bikarbonati i karbokatjoni. Celosledeće predavanje će se baviti samo jonskim kanalima. Na koji naĉin se transportuju materije? Transportuju se i dalje u pravcu gradijentakoncentracije, ali zahvaljujući specifiĉnim nosaĉima, opet proteinima membrane i takav processe naziva olakšana difuzija. Sad ćemo da vidimo na koji naĉin funkcionišu ovi nosaĉi. Nosaĉi funkcionišu u ciklusima. Da bi jedan protein, odnosno jedan tunel bio nosaĉ a nekanal, on mora da ima mogućnost da se zatvara i otvara sukcesivno sa jedne i sa druge strane i onse tada naziva nosaĉ. Jedan takav nosaĉ je bio GLUT. Primer GLUT1. GLUT1 je tipiĉan primerjednog proteina koji ima 12 heliksa, svaki od po 3,6 amino-kiselina. 12 puta prolazi kroz ćelijskumembranu. Do sada je izolovano 13 GLUT proteina, nosaĉa za monosaharide. GLUT1 se nalaziu eritrocitima, u endotelnim ćelijama krvno-moţdane barijere i iskljuĉivo prenosi glukozu.GLUT2 se nalazi u tubulocitama, hepatocitama, enterocitama, β ćelijama Langerhansovihostrvaca i on je specifiĉan zato što prenosi osim glukoze i fruktozu i galaktozu. I takoĊe jespecifiĉan po tome što prenosi šećere u oba smera, moţe da prenese šećer iz vanćelijske sredineu ćeliju i obrnuto, iz ćelije u vanćelijsku sredinu. Pominjali smo GLUT2 kada smo priĉali oreapsorbovanju ugljenih hidrata u membranskom varenju. Uz one enzime se nalazio transporter.Pa tako npr. GLUT5 je transporter za fuktozu, on transportuje fruktozu iz lumena digestivnogtrakta u enterocitu, a GLUT2 transportuje na drugu stranu. GLUT3 se nalazi u neuronima iplacenti. GLUT4 u mišićima i masnom tkivu i specifiĉan je za unutarćelijske organele. Znaĉi tosu samo neki transporteri, membranski proteini koji uĉestvuju u procesu olakšane difuzije. Kako se odvija proces olakšane difuzije? Npr .GLUT1 sada treba da transportuje glukozuiz spoljašnje sredine u ćeliju. Prvo se otvara molekul ka spoljašnjoj sredini, glukoza ulazi ivezuje se za svoje vezujuće mesto na transporteru. U sledećoj fazi se GLUT1 zatvara na straniprema vanćelijskoj sredini i sada je glukoza zarobljena unutar molekula, dakle zatvoren jemolekul i sa jedne i sa druge strane i vezana je za svoje vezujuće mesto. Sledeća faza je da seotvara sa unutrašnje strane, glikoza ulazi u ćeliju, zatim se zatvara i sa unutrašnje strane,vezujuće mesto je sada prazno i ciklus se nastavlja. Dakle, da bi neki tunel bio transporter,odnosno nosaĉ a ne kanal, on mora imati mogućnost da se sukcesivno naizmeniĉno otvara i sajedne i sa druge strane. Sa ovog mesta transport moţe da ide i u suprotnom smeru od kazaljke nasatu. Ukoliko transporter prenosi iz ćelije u vanćelijsku sredinu, prvo se otvara strana premacitoplazmi, ulazi glukoza koja se opet vezuje za svoje mesto, zatvara se molekul i glukoza ostaje
  12. 12. 12vezana za svoje mesto u zatvorenom molekulu, otvara se ka spoljašnjoj sredini ka vanćelijskommatriksu i ispušta se glukoza. GLUT2 je tipiĉni primer nosaĉa koji moţe da transportujeglukozu, fruktozu i galaktozu u dva smera. Aktivni transport materija posredstvom membranskih proteina Aktivni transport se odvija suprotno od gradijenta koncentracije i tipiĉni transporter jeNa-K ATP-aza. To je protein koji ima izmeĊu ostalog i enzimsku aktivnost. S jedne strane jetransporter, s druge strane je enzim zato što vrši razlaganje ATP-a. Za otkriće Na-K ATP-aze jeJens Skou, 1997, dobio Nobelovu nagradu za hemiju. Ne treba da se znaju imena , ali da se znada je za otkriće neĉega dobijena Nobelova nagrada. Kako izgleda Na-K ATP-aza? Sastoji se iz dve subjedinice, α i β subjedinice. αsubjedinica je ova velika roze, katalitiĉka subjedinica koja se sastoji iz 10 transmembranskihsegmenata. β subjedinica (plavo na slici) poseduje samo jedan transmembranski segment, znaĉisamo jednom prolazi kroz fosfolipidni matriks i ona je odgovorna za pozicioniranje Na-K ATP-aze na membrani. Do sada su izolovane 4α i 2β izoforme i one su eksprimirane u razliĉitimtkivima. Na-K ATP-aza se nalazi na bazolateralnoj membrane većine ćelija, osim horoidnihćelija. Horoidne ćelije su ćelije koje oblaţu komore i koje stvaraju cerebrospinalnu teĉnost.Jedino se na tim ćelijama Na-K ATP-aza nalazi na apikalnom delu. Inaĉe je uvek nabazolateralnom delu. Na-K ATP-aza omogućava jedini vid aktivnog transporta za Na⁺, a glavnije vid transporta za K⁺. Zašto kaţemo glavni vid za K⁺? To znaĉi da postoji još neka vrstatransporta - kalijum protonska pumpa koja stvara HCl, stvara ţeludaĉni sok. Pomenuli smo tupumpu kao jednu vrstu transporta za K⁺. Na-K ATP-aza ispumpava 3 jona Na⁺ iz ćelije iupumpava 2 jona K⁺ u ćeliju. Spada u familiju pumpi koje se nazivaju P ATP-aze ili E1-E2ATP-aze. Šta znaĉi E1-E2 ATP-aze? To znaĉi da se nalaze u dva konformaciona stanja E1 i E2. Toje sliĉna priĉa kao sa nosaĉima, ali malo komplikovanija, zato što se tu umeće i ATP, hidroliza iovaj molekul varira izmeĊu E1 i E2 konformacionog stanja. Krećemo sa fazom ciklusa u kojoj jeispustio K⁺ u ćeliju. Dakle , kada se nalazi u E1 stanju, za α subjedinicu je vezan ATP, ona jeprazna i otvorena ka ćeliji. Zašto je otvorena ka ćeliji? Zato što je malo pre izbacila 2 jona K⁺ ućeliju. Kada je takva, u E1 konformacionom stanju, kad je za nju vezan ATP i kad je prazna,povećan je afinitet tog konformacionog stanja, takve Na-K ATP-aze na Na⁺. I ova 3 jona Na⁺ izcitosola se sada vezuju za svoja vezujuća mesta na subjedinici, što dovodi do hidrolize ATP-a ifosforilacije aspartata na α subjedinici. Znaĉi samim tim što su se vezala 3 jona Na⁺, to dovodido hidrolize ATP-a i fosforilacije aspartate i konformacionih promena koje dovode do toga da seona zatvara prema ćeliji. I sad je taj Na⁺ zatvoren, došlo je do okluzije Na⁺ u okviru molekula.Posle toga, zatvaranje Na-K ATP-aze prema citosolu. Posle toga sledi spontana konformacionapromena, gde se ona transformiše iz E1 stanje u E2 stanje, samim tim se otvara ka vanćelijskoj
  13. 13. 13teĉnosti i Na⁺ se izlaţe vanćelijskom prostoru. U takvoj E2 konformaciji je nizak afinitet Na-KATP-aze prema Na⁺ i natrijum se otkaĉi od svojih mesta na α subjedinici, ulazi u vanćelijskuteĉnost i ovakva ATP-aza je sad prazna i nalazi se u E2 stanju. I u takvom stanju se povećavanjen afinitet za K⁺. Sada ulazi K⁺, vezuje se za svoja vezujuća mesta na α subjedinici, što dovodido toga da se defosforiliše aspartate na α subjedinici. Defosforilacija aspartate dovodi dominimalnih konformacionih promena koje dovode do toga da se ona zatvori ka vanćelijskommatriksu i sada se K⁺ nalazi u okviru molekula, ali zatvoren sa obe strane, došlo je do okluzijeK⁺. I na kraju ATP se vezuje za pumpu u E2 stanju i na taj naĉin se ona vraća u E1 stanje, odaklesmo krenuli. U E1 stanju nema visok afinitet prema K⁺ i kalijum se na taj naĉin izbacuje u ćeliju.Sada je ona u E1 stanju, za nju je vezan ATP, otvorena je i prazna i poĉinje dalje, drugi ciklus,povećava se afinitet za Na⁺ i on se vezuje za svoja vezujuća mesta na α subjedinici. Ono što jeinteresantno, kada je pumpa u E2 stanju, tada se za nju mogu vezati kardijaĉni glikozidi, kao štoje npr. digoksin ili uabain. Vezivanje ovih kardijaĉnih glikozida dovodi do blokiranja pumpe,ona se blokira u E2 stanju i ne moţe da funkcioniše. Na taj naĉin deluju ovi blokatori pumpi. Drugi ĉlan iste familije membranskih proteina, odnosno pumpi je kalijum-protonskaATP-aza koja prenosi 2 protona i 2 kalijuma. Zatim u istu familiju ulazi i plazma-membranskapumpa za kalcijum ili Ca²⁺ATP-aza koja prenosi 1 proton i 1 Ca²⁺. I tu se nalazi još SERCApumpa, koja se nalazi na ER-u i ona upumpava jone Ca²⁺ iz citosola u organelu. Kad se aktiviraSERCA? Kada se obavi kontrakcija, kada se kalcijum veţe za troponin C i kad doĊe dopreklapanja, da sad ne bi došlo do stalne kontrakcije, kod tetanus npr. Kalcijum se izmeĊukontrakcije ubacuje u sarkoplazmatiĉni retikulum i tu se deponuje vezan za ona 2 proteina(nismo pominjali koja). Znaĉi SERCA Ca²⁺ ATP-aza je pumpa za kalcijum koja se nalazi namembrani organela (to je dovoljno da se pamti). Sledeća interesantna ATPaza je F tip ATPaze ili F0 F1 ATPaza koja se nalazi naunutrašnjoj mitohondrijalnoj membrani i ona koristi gradijent protona izmedju spoljašnje iunutrašnje membrane mitohondrija za sintezu ATP-a. ATP sintaza ima dve subjedinice, F0 i F1.F0 je ona koja je zapravo u membrani dok je F1 ka matriksu okrenuta. F0 formira kanal zaprolaz protona i ima a, b i c subjedinice, 10 c subjedinica formira kanal dok a i b regulišupozicioniranje u membrani. F1 ima alfa, beta, gama, delta i epsilon subjedinice i ona jeodgovorna za sintezu ATP-a. Kada protoni prolaze niz gradijent dolazi do rotiranja F0subjedinice, odnosno onih 10 c subjedinica, a one poslediĉno dovode do rotacije gama i epsilon,sto će dovesti do reakcije sinteze ATP-a, i to za 10 protona okrenuće se za 360° F1 subjedinica idovešće do sinteze 3 molekula ATP-a, odnosno za 120° jedan molekul ATP-a. Ove ostalesubjedinice, alfa, beta i delta su isto regulatorne subjedinice i stabilizuju molekul na membrani. csubjedinice bi bile kao ruka koja okreće lilihip. Kako okrećem rukom lilihip okreće se i drška odlilihipa i gore ovaj sam lilihip bi bio ATPaza koja dovodi do sinteze ATP-a i zato kaţemo da imaATPaznu aktivnost. Odakle gradijent protona? Odakle ti protoni izmedju spoljašnje i unutrašnje membrane
  14. 14. 14mitohondrija? To su protoni iz elektron transportnog lanca, pre svega kompleksi 1, 3 i 4. SamaATPaza se smatra petim kompleksom, znaĉi to su NAD, NADH, oni upumpavaju protone umatriks. Znaĉi samim tim taj gradijent dovodi do toga da se rotira i da se sintetiše ATP. I za ovuhemiosmotsku hipotezu je takodje dobijena Nobelova nagrada 78, a za ATPazu 20 godinakasnije je takodje dobijena Nobelova nagrada za hemiju. Zašto sad pominjemo ATPazu kao ATP sintazu? Zato što ona ukoliko je protok protonakroz c subjedinice suprotan ona moţe da funkcioniše kao pumpa, odnosno kao protonskaATPaza. Protonske ATPaze se jos nalaze i na organelama i nazivaju se P tip protonskih ATPaza.Nalaze se na vakuolama, lizozomima, endozomima, sekundarnim vezikulima. Potpuno istoizgleda kao ATP sintaza, osim što ima 6 subjedinica koje su nešto veće od c subjedinica na ATPsintazi. Sledeća grupa molekula koja vrši aktivan transport su ABC transporteri. To sutransporteri sa ATP vezujućim motivom (engl. ATP-binding cassette). To je jedna velikasuperfamilija proteina koja sadrţi 48 razliĉitih ABC transportera. Mnogi od njih vrše hidrolizuATP-a da bi obezbedili transport nekih materija. Neki od njih vrše hidrolizu ATPa ali ne da biobezbedili transport, već da bi time regulisali neki jonski kanal ili neki drugi transporter. Prisutnisu kod prokariota i kod eukariota i kod eukariota su uglavnom efluksevi, odnosno eksporteri,znaĉi da transportuje materije iz ćelije. Ovde sam vam dala tabelu da se vidi otprilike kako supodeljeni, znaĉi 48 molekula, transportera koji su podeljeni u nekoliko familija, a, b, c, d, e, f, g,itd.A familija - u pitanju je familija najvećih transportera, neki imaju preko 2100 ak i oni suukljuĉeni u transport holesterola i lipida.B familija - Nalaze se na krvno moţdanoj barijeri, jetri, mitohondrijama, ukljuĉeni su u transportpeptida i ţuĉnih soli. Jedan njen ĉlan koji se naziva ABCB1 ili MDR1 (od multi drug resistance).Znaĉi oni su pronadjeni tako što je ustanovljeno da su odgovorni za rezistenciju na antibiotike.Dovode posle izvesnog vremena do efluksa antibiotika i uzrokuju rezistenciju na antibiotike i tajprvi molekul koji je pronadjen je MDR1. Znaĉi to je B familija ABC transportera i posle jeustanovljeno da su odgovorni za rezistenciju na mnoge druge lekove.C familija - ukljuĉena u transport jona, to su membranski receptori. Tu je CFTR protein, upitanju je kanal za hlor koji je odgovoran za to na koji nacin sekretin omogucava sekrecijubikarbonatnih anjona upravo tako sto regulise delovanje CFTR proteina, odnosno kanala za hlor.Kad budemo govorili o tome kako sekretin funkcioniše pomenućemo i CFTR protein.D familija je karakteristiĉna uglavnom za peroksizome.E i F familije ne moraju da budu transporteri. Mogu da vrše hidrolizu ATP ali da ne trošeenergiju za transport već za regulaciju drugih kanala ili transportera.G familija ukljuĉena u transport lipida, ....ţuĉi, holesterola i drugih steroida. Naroĉito jeinteresantan polutransporter (znaci nije transporter vec regulator), to je G2 transporter ili BCRP
  15. 15. 15(breast cancer resistance protein) koji je odgovoran za rezistenciju na hemoterapeutike. Na koji naĉin deluju ABC membranski protein? Kada govorimo o potpunimtransporterima oni se sastoje iz 4 subjedinice, 2 transmembranske i 2 domena koji vezuju ATP.Svaki od njih sadrţi 6 α heliksa koji formiraju jednu vrstu krila i ta krila se otvaraju i zatvaraju iomogućavaju transport materija. Drugi je nukleotid vezujući domen ili ATP vezujući domen kojiima katalitiĉko jezgro koje ĉine 2 β ploĉe i 6 α heliksa i ima taj motiv po kome su dobili ime,ABC motiv ili motiv koji vezuje ATP i u okviru tog motiva je i Q petlja koja spaja karboksilnikraj nukleotid vezujućeg domena sa amino krajem TND - trans membranskog domena, tako dasu oni poredjani transmembranski, nukleotid vezujući, transmembranski, nukleotid vezujući. Kako ABC ostvaruju svoju funckiju? U stanju mirovanja je nukleotid vezujući domen uotvorenoj konfiguraciji i takav molekul ima nizak afinitet za ATP, ali je visok afinitettransmembranskog domena za supstrat koji treba da prenese. Supstrat se u sledećoj fazi vezuje zasvoje mesto na transmembranskom domenu što dovodi do konformacionih promena nukleotidvezujućeg domena, povećava se afinitet za ATP, ATP se vezuje za nukleotid vezujuće mesto štodovodi sam domen u zatvorenu konfiguraciju, znaĉi praktiĉno dolazi do okluzije ATPa. Ovakvasada konfiguracija nukleotid vezujućeg domena menja konfiguraciju trans membranskogdomena, on se otvara kao krilo ka strani membrane suprotnoj onoj u kojoj je bio u stanjumirovanja, tako da u sledećoj fazi je konfiguracija takva da se smanjuje afinitet za molekul kojitransportuje, on se oslobadja, sledi hidroliza ATP-a i transporter se vraća u prvobitnukonfiguraciju gde je NBD u otvorenom a transporter ima povećan afinitet za supstrat kojiprenosi. Gubitak funkcije ABC proteina vezane su za ogroman broj bolesti. Kad smo pominjaliCFTR, to je transmembranski regulator cistiĉne fibroze, znaĉi kanal za to je ukljuĉen upatogenezu bolesti. Zatim bolest adrenoleukodistofija koja nastaje usled nagomilavanja masnihkiselina velikog lanca, oni se nagomilavaju u neuronima i nadbubreţnim ţlezdama i nastaje usledmutacija gena koji vrši transport lipida. Tangierova bolest nastaje usled drastiĉnog smanjenjaHDL. Zatim kornealna distrofija, progresivna familijarna intrahepatiĉka holestaza koja nastajeusled mutacija gena za MRP2. Kotransporteri Transporteri koji prenose 2 ili 3 jona ili molekula na istu stranu. Funkcionišu tako što sejedna materija transportuje u smeru gradijenta koncentracije i na taj naĉin se omogućava, dajeenergija za transport druge materije suprotno gradijentu koncentracije. I to je tzv sekundarniaktivni transport. Primer takvog transportera je natrijum glukozni kotransporter SGLT. Kadasmo govorili o membranskom varenju, one npr disaharidaze, npr maltaza, npr saharaza kojirazlazu disaharide i uz njih se odmah nalazio transporter koji će te nastale monosaharide odmahda ubaci u ćeliju. I takav transporter je SGLT1. Njega ĉini 1 subjedinica, 14 transmembranskihsegmenata i postoji dakle 3 forme SGLT - 1, 2 i 3. Forma 1 prenosi 2 natrijuma i jednu glukozu,
  16. 16. 16forma 2 i 3 prenosi jedan natrijum zajedno sa jednom glukozom. U pitanju je elektrogenitransport. Zašto elektrogeni? Zato što prenosi na istu stranu 2 natrijuma i na taj naĉin se menjapotencijal. 10x ima više natrijuma van ćelije nego unutar ćelije i voltaţa od -60mV generišegradijent koncentracije od 100x za glukozu. Znaĉi glukoza se sada transportuje suprotno odgradijenta koncentracije, ali je taj gradijent sada 100x. U sluĉaju SGLT1 taj transport je mnogoefikasniji zato što je gradijent koncentracije za natrijum 100 i voltaţa jos 100, tako da jegradijent koncentracije za glukozu kada je prenosi SGLT1 ĉak 10.000x. Drugi transporter je transporter koji prenosi natrijum i zajedno sa natrijumom i aminokiseline. Gde smo to pominjali, isto digestivni trakt. Enzimi završavaju razlaganje do aminokiselina i sada te ak treba da budu ubaĉene u enterocite. Pominjali smo i u bubrezima, uproksimalnom delu, ĉim je mokraća prešla iz Boumanove kapsule u proksimalni deo bubrega tuse nalaze ova dva transportera i na taj naĉin se reapsorbuje Na zajedno sa glukozom i Na zajednosa ak i na taj naĉin se ĉuva Na, vraća se nazad u krv i vraća se 99% ak i 97% glukoze. Sledeći kotransporter je transporter za natrijum i bikarbonate. Takodje je u pitanjuelektrogeni transport zato što transportuje 3 bikarbonata zajedno sa jednim natrijumom i oni senalaze u pankreasu i holangiocitama.NKCC kotransporter. Pominjali smo NKCC2, deblji uzlazni deo Henleove petlje, znaĉi rekli smotanak uzlazni deo tu je pasivni transport, onda se petlja širi, tu se nalazi NKCC2 koji prenosi 1natrijum, 1 kalijum i 2 hlora. U pitanju je elektroneutralni transport. Nalazi se u neepitelnimćelijama NKCC1, a NKCC2 u Henleovoj petlji. Lek lasiks omogućava diurezu, izbacivanjeteĉnosti, deluje na NKCC2.Na/Cl kotransporter (NCC) – on je tu blizu NKCC2, nastavlja se transport Na i Cl ali se ĉuva K,u prvom delu distalnih tubula se pojavljuje. U pitanju je elektroneutralan transport. Na njegadeluje diuretik tiazid koji je bolji od lasiksa jer ĉuva kalijum.K/Cl kotransporter - transport K i Cl ali suprotno, iz ćelije u ekstraćelijsku teĉnost.Protonski/oligopeptidni kotransporter. Njega smo pominjali, transportovali smo oligopeptide uenterocitama. Sećamo se tripeptidaze i dipeptidaze koje se nalaze na membrani unutar ćelije. Dabi ta tripeptidaza unutar ćelije delovala nešto mora da ubaci tripeptid u ćeliju.Ovaj transporterubacuje proton i 1 oligopeptid.H/monokarboksilni kotransporter (MCT) – elektroneutralni transport; transportuje protonzajedno sa laktatom i piruvatom; laktat izgleda moţe da se trasnportuje u oba smera.H/divalent katjon kotransporter (DCT) – apsorpcija dvovalentnih katjona u duodenumu;transportuje proton zajedno sa dvovalentnim katjonima Fe2+, Cd2+, Pb2+. Omogućavareapsorbovanje gvozdja iz lumena creva u krv. Ima ga i u bubrezima.
  17. 17. 17 Membranski izmenjivaĉi, antiporteriNa-Ca izmenjivaĉ (NCX) – u pitanju je elektrogeni transport (ubacuje niz gradijent koncentracije3Na+ a izbacuje suprotno gradijentu 1Ca2+). Gradijent konentracije pravi Na/K ATPaza nabazolateralnoj membrani. 10x gradijent koncentracije za Na+ i -60mV voltaţa generišu 10.000xgradijent konscentracije za Ca2+.Na-H izmenjivaĉ (NHE) – pronaĊeno 10 izoformi; uĉestvuje u regulaciji pH ćelije, ubacuje Na ućeliju u smeru gradijenta koncentracije, a izbacuje iz ćelije protone. Najrasprostranjeniji jeNHE1, nalazi se na neepitelnim ćelijama i bazolateralnoj membrani epitelnih ćelija. NHE3 senalazi na apikalnoj membrani tubulocita i uĉestvuje u sekreciji protona, odnosno reapsorpcijiNa+. TakoĊe se nalazi i u enterocitama. NHE5 se nalazi u neuronima, 10 u osteoklastima…Zatim imamo dva hloridno bikarbonatna izmenjivaĉa. Jedan je zavistan od Na, drugi nije.Na-driven Cl-HCO3 exchanger (NDCBE) – elektroneutralni transport. U pitanju je Na+elektrohemijski gradijent koji takoĊe reguliše pH, budući da ubacuje 2 HCO3-. Ista familija genakodira stvaranje ovog proteina kao i NBC.Cl-HCO3 izmenjivaĉ (AE) – Na-nezavisan, postoji u 3 izoforme, takoĊe reguliše pH. Svakaćelija eksprimira neki AE (spomiljali smo ga kod eritrocita – Hamburgerov šift). I ovajizmenjivaĉ spada u istu familiju gena kao NDCBE i NBC.SO4 exchanger (SAT) – ubacuje sulfate, izbacuje anjone. Nalazi se u tankom crevu iproksimalnim tubulima; trasnport SO42- iz ćelije u krv.Renalni transporter organskih anjona (ROAT) – nalazi se u bubrezima, omogućava preuzimanjeendogenih organskih anjona ali i lekova. OATP omogućava preuzimanje ţuĉnih soli i bilirubinau hepatocite – dovodi do preuzimanja ţuĉnih soli u zamenu za Cl-. PGT – omogućavapreuzimanje prostaglandina i tromboksanaNa apikalnoj membrani tubulocita proksimalnih tubula nalazi se (sekundarni) izmenjivaĉ hloridau zamenu za formate i oksalate. Ista genska familija kao SAT. Jonski kanali Natrijum je predominantni vanćelijski katjon (ima ga 10 puta više van ćelije; 145 mM van ćelije, a 14 mM unutar ćelije). Na -K ATP-aza je odgovorna za odrţavanje gradijenta visoke koncentracije Na van ćelije, K u ćeliji, i ukoliko se ova pumpa blokira ouabainom (koji ima afinitiet vezivanja za pumpu kada je ona u E2 stanju) tada dolazi do poremećaja odnosa ovih jona, koncentracija K se smanjuje u ćeliji, povećava se ulazak Na . Kalijum je predominantni ćelijski katjon, ima ga 120 mM unutar ćelije, van ćelije 4.5 mM, takoĊe ga odrţava Na-K ATP-aza. Osim što generiše gradijent koncentracije, Na -K ATPaza stvara i negativni potencijal membrane. Ova pumpa je elektrogena – izbacuje tri katjona (Na ), a unosi dva (K ). Postavlja
  18. 18. 18se pitanje zašto ova ATP-aza troši ovoliko energije da bi odrţavala ovaj gradijent Na i K ?Da je nema, epitelni kanal za Na osetljiv na amiloid ne bi mogao da funkcioniše (nalazi se uepitelnim ćelijama tubulocita). TakoĊe, ne bi mogao da funkcioniše voltaţno-zavisni kanal zaNa koji ubacuje Na u smeru gradijenta koncentracije, niti transporteri koji su prisutni uskoro svakoj ćeliji, npr. kotransporter za glukozu i Na , ili kotransporter za aminokiseline i Na . Ovi kotransporteri su vidovi sekundarnog aktivnog transporta koji koriste energiju koju trošiNa - K ATPaza. Kalcijum - za njega se smatra da ima najveći elektrohemijski gradijent koji iznosi 104.Koncentracija van ćelije je 10-3, a unutar ćelije 10-7 mM. I opet se postavlja pitanje, ko odrţavataj enormni gradijent Ca 2 ? To su pumpe za Ca 2 , pre svega, PMCA (plazma membranskapumpa za kalcijum), SERCA i Na/Ca izmenjivač. SERCA se nalazi na membraniendoplazmatiĉnog i sarkoplazmatiĉnog retikuluma i upumpava Ca 2 koji se nalazi ucitoplazmi. PMCA ispumpava Ca 2 , a ubacuje protone. Ovu pumpu aktivira povišenakoncentracija Ca 2 u ćeliji, ali ne direktno, već preko kalmodulina - kad Ca 2 uĊe u ćeliju, onveţe kalmodulin, a on se veţe za pumpu i aktivira je i to dovodi do izbacivanja Ca kog ima uvisokoj koncentraciji u ćeliji. Kada se smanji koncentracija Ca 2 , on disosuje sa kalmodulina,kalmodulin disosuje sa pumpe i na taj naĉin se odrţavanje jona svodi na normalu. Na /Ca 2izmenjivaĉ – NCX aktivira izuzetno veliki influks Ca 2 u ćeliju i tada omogućava izbacivanjeCa 2 iz ćelije. On se, pre svega, nalazi u neuronima u kardiocitama. Zavisno od gradijentakoncentracije funkcioniše i voltažno-zavisni kanal za Ca 2 koji propušta jone Ca2+ u smerugradijenta. Hlor je predominantno vanćelijski anjon, meĊutim, njegov pasivni transport krozplazma membranu se odvija na osnovu elektrogradijenta, zbog visokog membranskogpotencijala ćelijske membrane i to preko anjon selektivnih kanala. Jedan od takvih kanala je itransmembranski regulator cistiĉne fibroze o kom će biti reĉi kasnije tokom kursa. U nekimćelijama se taj pasivni transport odvija i putem kotransportera u smeru koncentracije Cl . Sadruge strane, ovome se opiru izmenjivaĉi i kotransporteri o kojima smo priĉali, pre svegaanjonski izmenjivaĉ hloridno-bikarbonatni izmenjivaĉ koji izbacuje bikarbonate u zamenu za Cl (primer je kanal NKCC2 karakteristiĉan za debeli uzlazni deo Henleove petlje – ubacuje Na , zajedno sa K i dva Cl ). Kako funkcionišu jonski kanali? Baziraćemo se na morfologiji, patofiziologiji, graĊi ikako funkcionišu. U genomu ĉoveka postoje stotine gena za razliĉite kanale. Razliĉite izoformese eksprimiraju u razliĉitim ćelijama, tkivima i u razliĉitim fazama razvića. Kanali se dele naosnovu njihove elektrofiziologije, odnosno na osnovu toga da li su selektivni ili neselektivni,koje jone propuštaju, na koji naĉin se otvaraju, zatvaraju, inaktiviraju, na osnovu inhibicije istimulacije farmakološkim agensima (danas se mnogi kanali upravo dele po tome kakoodgovaraju na neke toksine. npr. kanali Na na TTX), kako se aktiviraju vanćelijskimagonistima (kao što je acetilholin, GABA, glicin), kako ih modulišu unutarćelijski molekuli(cikliĉni nukleotidi) i kakve su im strukturne karakteristike. Stotine kanala je klonirano i za mnoge kanale je utvrĊeno da imaju zajedniĉkekarakteristike, odnosno da kodiraju jednu vrstu domena koji se (u najvećem broju sluĉajeva)sastoji iz 6 transmembranskih segmenata koji će se ponavljati na razliĉite naĉine kod
  19. 19. 19razliĉitih kanala i ono što je karakteristiĉno u ovom domenu je da četvrti segment (S4) imapozitivno naelektisane aminokiseline (lizin i arginin na svakom trećem mestu) i da upravo ovajsegmet predstavlja voltažni senzor, pa je i ovakva graĊa kanala naroĉito karakteristiĉna zavoltaţno-zavisne kanale za Na , Ca2+, K i kanale koje regulišu cikliĉni nukelotidi. IzmeĊusegmenata 5 i 6 (S5 i S6) se nalazi P region koji oiviĉava poru, dakle on je taj koji praktiĉnoformira poru ovog kanala. Diverzitet jonskih kanala kod sisara je veliki i kod razliĉitih kanalaće se ovaj domen na razliĉite naĉine ponavljati.Jonski kanali kod sisara:1) koneksoni To su polukanali koji grade pukotinaste veze. Svaki konekson ĉine 4 transmembranskasegmenta. Kako izgleda jedan domen (na prezentaciji). Dva koneksona grade pukotinastu vezu.2) voltažno zavisni jonski kanali Velika superfamilija kanala koja ima isti strukturni motiv kao što je malopre reĉeno. Ĉetvrtisegment je voltaţni senzor, a P petlja oiviĉava poru. Ono što je interesatno i to ćemo videtikasnije, to je da ovaj domen formira kod kanala za K+ 4 subjedinice (domen predstavlja samjednu subjedinicu), dok kod voltaţno zavisnih kanala za Na+ i Ca2+ domeni su povezani u jednusubjedinicu (subjedinica natrijumskog i kalcijumskog kanala-na prezentaciji).3) kanali zavisni od cikličnih nukleotida (CNG kanali) Oni su srodni voltaţno zavisnim kanalima za Na+, K+ i Ca2+ i imaju isti motiv, jedina razlikaje što imaju specifiĉno graĊen karboksilni kraj (800-850 aminokiselina koje aktiviraju iliinhibiraju cGMP ili cAMP).4) Ca2+ aktivirajući kanali za K+ (kanali za K+ koje aktivira Ca2+) TakoĊe, familija srodna voltaţno zavisnim kanalima za jone. Opet se ponavlja isti domen, stim da ovi kanali imaju specifiĉan N0 segment na N kraju i specifiĉan redosled aminokiselina naC kraju koji je zaduţen za vezivanje Ca2+.5) kanali za K+ sa ulaznom, anormalnom rektifikacijom (IR kanali) Ovi kanali strukturno odudaraju od ostalih, zato što poseduju samo deo kanala (S5, P petlju iS6). Kanal ĉini neki broj subjedinica u zavisnosti koji kanal je u pitanju koju grade samo ovisegmenti koji oiviĉavaju poru.6) kanali koje aktiviraju agonisti U pitanju su tri velike i razliĉite superfamilije kanala koje aktiviraju ili acetilholin iliserotonin ili GABA, glicin i glutamin. Za njih je karakteristiĉno da su domeni sastoje iz ĉetiritransmembranska segmenta. Domeni formiraju pentamer.7) drugi kanali: kanal za Cl- (CFTR) koji je transmembranski regulator cistiĉne fibroze, domenne poseduje voltaţni senzor ni P petlju i na specifiĉan naĉin se vezuje za drugi isti takav domen;CIC kanali (kanali za Cl-) koji imaju specifiĉnu strukturu; kanal za Na+ osetljiv na amilorid-epitelni kanal za Na+; IP3 kanal za Ca2+-spominjali smo ga kod suţavanja krvnih sudova poddejstvom noradrenalina, receptor za IP3 na sarkoplazmatiĉnom retikulumu je kanal za Ca2+ krozkoji on izlazi i ulazi u citoplazmu.
  20. 20. 20 Domen moţe da ĉini 4 ili 6 transmembranskih segmenata ili kod IP kanala koji imajuanormalnu rektifikaciju samo 2 transmemb.segmenta. Kada su u pitanju voltaţno zavisni jonskikanali 4 domena (tetrameri) formiraju kanal. Kod Na+ su psudotetrameri, jer su ta 4 domenavezana u jednu subjedinicu, a kod kanala za K+ to su pravi tetrameri gde je jedan domen jednasubjedinica. Sledeći su agonistima aktivirajući kanali gde agonisti (Acth, GABA) direktnoaktiviraju svoje receptore, a oni su u stvari sami kanali. Kod njih jedan domen ĉine 4transmembranska segmenta i oni formiraju pentamere (kanal formira 5 takvih domena). Kodkoneksona tetramerni domeni se udruţuju i formiraju heksamere.Jonski kanali se razlikuju od pora zbog mogućnosti otvaranja i zatvaranja i moţemo ih nazvatiregulisanim porama. Na njihovo otvaranja i zatvaranje mogu da utiĉu: promena potencijalamembrane koja je naroĉito karakteristiĉna za voltaţno zavisne kanale; sekundarni glasnicinpr. Ca2+, cikliĉni nukleotidi; mogu da ih otvaraju ligandi; mogu da ih blokiraju ili aktivirajutoksini-postoje razliĉiti toksini paukova, morskih puţeva, biljaka, zmija ... ; velika grupalekova-fenilalkilamini (lekovi za pritisak) blokiraju kanal za Ca2+, anestetici...Što se tiĉe njihove elektrofiziologije mogu biti selektivni. Neki su selektivniji za svoje jone, aneki su manje selektivni npr. kanal za Na+ je izuzetno selektivan. Postoje kanali koji propuštajuneselektivno razliĉite katjone. 1) Koneksoni To su polukanali koji su eksprimirani u svim tkivima, nema ih samo u eritrocitima iskeletnim mišićima. Naroĉito su karakteristiĉni za hepatocite, kardiomiocite, roţnjaĉu, betaćelije pankreasa itd. Ĉine ih 6 koneksina. Polukanal jedne ćelije i polukanal susedne ćelijegrade pukotinastu vezu. One propuštaju akcione potencijale, jone, cikliĉne nukleotide i svemolekule ispod 1200 Da. Na otvaranje i zatvaranje ovih kanala utiĉe, pre svega, Ca2+, pH,potencijal membrane i cikliĉni nukleotidi. Kada je u ćeliji niska koncentracija Ca2+ ovi kanali suotvoreni. Otvoreni su na specifiĉan naĉin, tako što je svaka subjedinica (koneksin) nagnuta poduglom od 7,8o i formiraju strukuturu cveta (rozetu). Povećanje konc. Ca2+ dovodi do toga da seoni ispravljaju, zaravne se i to dovodi do zatvaranja koneksona, odnosno, pukotinastih veza. Naisti naĉin deluje smanjenje pH. Povećanje kiselosti na isti naĉin deluje na zatvaranjapukotinastih veza. Šta se dešava kada nastane mutacija u genu za neki od koneksona? Npr.mutacija u genu za koneksin 32 dovodi do bolesti koja se naziva CHARCOT-MARIE-TOOTH-ova bolest. Šta je uzrok nastanke Šarkot-Mari-Tut (Charcot-Marie-Tooth) bolesti? U pitanju jeneuropatija koja nastaje usled mutacije u genu za koneksin 32 koji formira pukotinaste vezeizmeĊu Švanovih ćelija što dovodi do poremećaja u stvaranju mijelina i u prenosu akcionihpotencijala, što opet dovodi do degeneracija perifernih nerava. Klaustonov sindrom nastajeusled mutacije u genu za koneksin 30 i manifestuje se na drugaĉiji naĉin, menja kvalitet kose,dovodi do opadanja kose – alopecije.
  21. 21. 21 2) Voltaţno zavisni jonski kanali Prvi voltaţni kanal je za Na , preĉišćen je ’78. godine i izolovan je iz elektrocita jegulje(lat. Electrophorus electricus). Tada je ustanovljeno da se kod jegulje KANAL ZA Na sastojiiskljuĉivo iz alfa-subjedinice koju grade 4 puta ponovljeni motivi, odnosno domeni 1, 2, 3, 4.Alfa-subjedinca je glikozilovana i gradi taj tzv. pseudotetramer, znaĉi ne dolazi dotetramerizacije ovih domena već se oni vezuju u jednu subjedinicu. Kasnije kod sisara jeustanovljeno da postoje druge subjedinice, npr. u mišiću sisara (raĊeno na pacovima) postojibeta1-subjedinica a u mozgu sisara postoji još i beta2. Znaĉi, nervne ćelije poseduju alfa, beta1i beta2 subjedinice. Još uvek se ne zna koja je uloga beta sujedinica ali se pretpostavlja da imaulogu u eksprimiranju ovih kanala na membrani i da na neki naĉin regulišu otvaranje izatvaranju kanala. (Ponavlja da jegulja ima samo alfa subjedinicu). Zašto su bitni ovi kanali zaNa ? Bitni su za inicijalnu depolarizacionu fazu krive akcionog potencijala, izuzetno suselektivni kanali – iskljuĉivo propuštaju Na . MeĊutim, bez obzira na selektivnost, njihovootvaranje i zatvaranje zavisi od koncentracije Ca2+ van ćelije. Ustanovljeno je da ukoliko sepoveća koncentracije Ca2+ u vanćelijskim teĉnostima, tj. intersticijumu, to dovodi do pomeranjavoltaţne aktivacije ovih kanla ka pozitivnijim vrednostima (crvena kriva sa slike) što semanifestuje sa slabošću mišića. I suprotno, ukoliko se smanji koncentacija Ca2+ u intesticijumu,ako je 0.5 mM, tada se voltaţna aktivacija pomera ka negativnim vrednostima, kriva se pomerau levo što dovodi do hiperekcitabilnosti miocite.Kod sisara je ustanovljeno da najmanje 8 gena kodira alfa-subjedinicu koja formira kanal i da seove izoforme eksprimiraju u razliĉitim tkivima. Osetljivost na ovaj toksin dovela je da se genikoji kodiraju za ove kanale podele na 4 grupe izdvojene na osnovu osetljivosti na tetrodoksin(TTX) i na osnovu toga što se eksprimiraju u razliĉitim tkivima:1. U mozgu to je grupa kanala B-I, B-II, B-III, B-VI2. Sledeća je izoforma SkM1 prisutna samo u skeletnim mišićima, takoĊe osetljiva na TTXkoja je prisutna iskljuĉivo u skeletnim mišićima.3. SkM2 je prisutna iskljuĉivo u kardiocitama (srcu) ali je interesantno da je ovasubjedinica pronaĊena i u denervisanom skeletnom mišiću i ova forma nije osetljiva na TTX.4. Još dve izoforme PN1, PN3, PN-od Periferni Nervni sistem, eksprimiraja se naneuronima spinalne ganglije (PNS) i ova PN3 izoforma takoĊe nije osetljiva na TTX. * I skorije je otkrivena još jedna podfamilija koja se eksprimira u materici i u mozgu. Kad smo već kod selektivnosti i osetljivosti na razliĉite otrove, TTX je otrov kogastvaraju morske bakterije i vrlo ĉesto se akumulira u tkivima beskiĉmenjaka, riba, vodeozemacai dovodi do blokade kanala za Na (sem SkM2 i PN3). Sigurno ste ĉuli fenomen trovanjasušijem u Japanu, naroĉito je karakteristiĉna ova Fugu, puffer fish, riba koja moţe da se naduje,ona iz nekog razloga specifiĉno akumulira ove toksine i moţe da izazove ozbiljan problem.Drugi toksin koji moduliše otvaranje kanala za Na je saksitoksin (STX) koga stvaraju nekevrste morskih dinoflagelata i koje su odgovorne za stavranje crvene plime. Kada se namnoţeove bakterije dovode do pomene boje mora i stvaranje tzv. crvene plime. Saksitoksin stvaraju i
  22. 22. 22slatkovodne cijanobakterije i takoĊe dovodi do paralize usled trovanja „morskim plodovima“.I jedan i drugi toksin se vezuju za P region alfa-subjedinice, deo koji formira poru i deluju takošto drţe kanal otvorenim i najštetniji efekat koji izazivaju ova dva toksina je što dovode dorespiratorne paralize. Jedini naĉin da se u tom trenutku spase ţivot je stavljanje na aparate zaveštaĉko disanje. Sledeći toksin koji utiĉe na specifiĉnu izoformu je izoforma koja se nalazi uskeletnim mišićima i zato se naziva mikro izoforma (SkM1) zato što na nju deluje mikro-konotoksin otrov morskog puţa lat. Conus geographus. Ova vrsta grabljivog puţa ima posebnoizuzetno otrovan otrov koji ima poseban zub iz kojeg se izliva (priĉala o njemu prošle godine udelu varenja i razliĉitog naĉina dobavljanja hrane). Mikro - konotoksin blokira SkM1 izoformukanala za Na. Sledi zatim plejada razliĉitih toksina, batrakotoksin kog stvara lat. Dendrobatesazureus slatka plava ţaba koja stvara izuzetno jak otrov. Sliĉan otrov stvara ptica sa NoveGvineje, ptica Pitohuji, isto otrov koji utiĉe na zatvaranje i otvaranje kanala za Na. Brevetoksinkoga stvaraju takoĊe dinoflagelate, neki biljni alkaloidi - veratridin, akonicin. Za akonicinkaţu da je Kraljica otrova da je jedan od najjaĉih otrova. Neki insekticidi regulišu otvaranje izatvaranje kanala za Na . Škorpija lat. Androctonus centuroideus (nećete pamtiti latinskenazive, naravno) stvara toksine. Ova škorpija stvara alfa i beta toksine koji se vezuju zaodereĊene delove odreĊenih segmenata Na-kanala i dovodi do njihove aktivacije/inaktivacije.Još jedna grupa farmakoloških agenasa, to su anestetici. Karl Koler je 1884. godine otkrioispitujući efekat kokain biljaka i ustanovio je da kokain ima efeka anelgetika, ali naţalost ima idejstva na CNS- dovodi do omamljivanja. U meĊuvremenu je razvijena grupa lekova koja imasliĉan efekat kao kokain, ali ne deluje na CNS npr. prokain koji je praktiĉno kokain saanalgetskim dejstvom, koristi se u ginekologiji, i kao lokalni anestetik u stomatologiji itd. Svioni deluju (anestetici) tako što se vezuju za već otvorene kanale za Na i onemogućavajurepetitivno ispaljivanje AP. Šta se dešava kada doĊe do mutacija gena koji kodiraju ove kanale? Gen za SkM1izoformu je lociran na 17. hromozomu, gen za kardiocitnu izoformu lociran je na 3.hromozomu. Ta bolest koja nastaje usled mutacije i to zamene samo dve amino kiseline u alfa lancudovodi do hiperkalemične periodične paralize. Periodiĉna je jer dovodi do slabosti mišićakoje se periodiĉno javljaju. Nekad se javljaju i kada je normalna koncentracija K . Najĉešće sejavljaju napadi slabosti kada se poveća koncentarcija K u serumu (nakon vezbanja, nakonfiziĉke aktivnosti ili nakon uzimanja hrane bogate K ). Primećeno je da se epizode rigidnogkoĉenja i slabosti mišića javljaju kada se poveća koncentracija K u serumu. Druga bolest jeparamiotonija kongenita koja nastaje usled nekoliko mutacija, odnosno zamenom jedne, dve,tri ili ĉetiri amino kiseline koja takoĊe dovodi do peridoiĉne paralize, meĊutim, ovu periodiĉnuparalizu „okida“ hladnoća tj. izlaganje hladnoći, niska tameperatura, zbog neĉega dovodi do„okidanja“ ovog fenomena i do periodiĉne paralize. Sindrom dugog QT nastaje zbog delecijejedne amino kiseline, izmeĊu trećeg i ĉetvrtog domena u izoformi koja se eksprimira ukardiocitama koja dovodi do defektnog rada srca i moţe dovesti i do zastoja. Jedna vrsta
  23. 23. 23sindroma koja je pronaĊena i karakteristiĉna samo za stanovnike Dalekog istoka naroĉito jezastupljena na Tajlandu i Laosu, naziva se brugada sindrom vrlo je ĉest uzroĉnik smrti usledventrikularnih fibrilacija (ispaljivanje repetitivnih akcionih potencijala i nemogućnost da sekomora opusti). Brugada sindrom je dobio naziv po dvojici španskih kardiologa, iako jekarakteristiĉan za stanovnike Dalekog istoka. Lev-Lenegre sindrom koji se manifestuje tokomsprovoĊenja Na kroz kanale i naziva se još i sindrom vezan za kanal za Na . 3) kanali za Ca 2 + Kanali za Ca 2 izuzetno su bitni za depolarizacionu fazu nekih AP, za neke APdovoljan je samo Na . Kod mirisni receptora, na primer, da bi se uspostavio generatorskipotencijal potrebno je da se otvore kanali za Ca 2 i tek kada Ca 2 uĊe u ćeliju tada se formirajuAP. Kanali za Ca 2 neophodni su za signalnu transdukciju, proces kontrakcije, za egzocitozu,naroĉito je vaţan za egzocitozu neurotransmitera, za egzocitozu granula sa pankreasnimhormonima (bez Ca 2 ne bi uopšte došlo do izluĉivanja hormona pankreasa). Kada jekoncentracija Ca 2 u fiziološkim granicama tada je ovaj kanal 1000 puta propustljiviji za Ca 2nego za Na . Kanali za Ca 2 poseduju visoku selektivnost, mada ne takvu kao kanal za Najer je ustanovljeno da sa smanjenjem koncentracije Ca 2 ovaj kanal poĉinje da sprovodi i K iNa . Jonsku selektivnost kanala za Ca 2 determiniše to da je neophodno da se najmanje 2 Ca 2 ubace u jonski kanal i da se simultano veţu i to dovodi do njihovog provoĊenja kroz ovajkanal (tzv. jon-jon interakcija unutar samog kanala). Kanal za Ca 2 (izgleda sliĉno kao za Na ) ĉini alfa subjedinica, pseudotetramer tj.ĉetiri domena povezana meĊusobno u alafa1 subjedinicu, meĊutim, kanal za Ca 2 poseduje joši gama, alfa 2, delta i beta subjedinicu. Delta i alfa 2 su kodirane jednim genom i nakontranslacije dobija se jedan protein koji se iseca na dve subjedinice koje utiĉu na voltaţnuselektivnost ovog kanala, kinetiku i pik AP. Diverzitet kanala za Ca 2 (slajd 14) – postoji pet grupa kanala za Ca 2 (T, L, N, P/Q iR). T kanali za Ca 2 su pominjani prošle godine kada se uĉilo na koji naĉin noradrenalinubrzava rad srca – noradrenalin otvara HCN kanale i ulazi Na koji dovodi do otvaranja Tkanala. T kanali su brzo aktivirajući i brzo inaktivirajući kanali, imaju nizak voltaţni pragpotreban za aktivaciju, manji od -30 mV i karakteristiĉni su za SA ĉvor. L kanali za Ca 2nalaze se na kardiomiocitama i kroz njih ulazi ekstraćelijski Ca 2 . L kanali za Ca 2 suspregnuti sa kanalima za Ca 2 na sarkoplazmatiĉnom retikulumu i na taj naĉin dolazi dokalcijumom indukovanog oslobaĊanja kalcijuma. L kanali za razliku od T kanala se sporijeinaktiviraju zato se i nazivaju L kanali (L od long lived) imaju visok voltaţni prag za aktivacijuiznad -30 mV i karakteristiĉni su pre svega za kardiomiocite, zatim za miocite skeltnih i glatkihmišića, neurone i neuroendokrine ćelije. Ostale tri grupe kanala (N, P/Q i R), imaju visok
  24. 24. 24voltaţni prag, veći od -30 mV, srednje se inaktiviraju i dovode do oslobaĊanjaneurotransmitera. N kanali se nalaze u dendritima i telima neurona. P/Q kanali se nalaze ućelijama kore cerebeluma naroĉito u Purkinjeovim ćelijama i granularnim ćelijama. R kanali seuvek nalaze na membrani granularnih ćelija cerebeluma. P/Q kanali su presinaptiĉki kanali zaCa 2 . Ovi kanali za Ca 2 su razliĉito osetiljivi na lekove, blokatore. T kanal je manje osetljivna blokator dihydropyridin (DHP). DHP je grupa lekova koja utiĉe na kanale za Ca 2 . Lkanale, za razliku od T kanala, dihydropyridini blokiraju. Najpoznatiji dihydropyridin jeamlodipin ili Norvasc. Sledeća grupa lekova koja blokira L kanale su phenylalkylamini gdespada verapamil ili Ispotin. Treća grupa su benzothiazepini (dilitiazem). Pomenuti lekovi sekoriste za smanjenje udarnog volumena i na taj naĉin dovode do smanjenja krvnog pritiska.Krvni pritisak zavisi od stanja kontrakcije. Stanje kontrakcije regulišu kardiocite komore, natim kardiocitama se nalazi L kanali za Ca 2 kroz koje ulazi Ca 2 koji dovodi do osobaĊanjaunutarćelijskog Ca 2 i taj Ca 2 se vezuje za troponin C, dovodi do premeštanja vlakana idolazi do kontrakcije, meĊutim kada su ovi kanali blokirani i zatvoreni lekovima nema Ca 2 ,dolazi do samnjenja udarnog volumena i to dovodi do smanjenja krvnog pritiska.Dihydropyridini mogu da budi i blokatori i aktivatori oni se vezuju za linker izmeĊu S5 i S6 idovode do konformacionih promena i na taj naĉin utiĉu ili na otvaranje ili na zatvaranje i zatose kaţe da mogu biti i aktivatori i blokatori. N kanal ne reaguje na grupu lekovadihydropyridine ali reaguje na omega – conotoksin, otrov morskog puţa Conus geographicuskoji stvara i mikro -konotoksin zato što je conus ime roda conotoksin otrov ovog puţa kojisadrţi mikro 1 i blokira kanale za Na u skeletnim mišićima a poseduje i omega conotoksinkoji utiĉe na N kanale za Ca 2 . ω- agatoksin pauka Agelenopsis aperta ω- Agatoksin blokiraP/Q kanale na njih takoĊe ne deluju DTH ali deluje ova komponenta otrova ovog pauka.Na R kanale ne reaguju DTH, blokira ga ω- Agatoksin komponenta IIIA.Dve razliĉite komponente toksina ovog pauka utiĉu na otvaranje i zatvaranje ove 2 vrste kanalaza Ca. Šta se dešava ukoliko doĊe do mutacija u genu za kanal za kalcijum? Jedna neobiĉna,retka bolest - muskularna disgeneza koja nastaje usled mutacija u genu za kanal za kalcijum-(skeletno mišićni) i kanal koji je vezan za srce. Kod ovih miševa (ispitivanih) skeletni mišići sene razvijaju i oni po roĊenju umiru. Miocite ovih miševa intenzivno korišćene u kulturi zaispitivanje Ca kanala-upravo je na ovim ćelijama ustanovljeno da 2 razliĉita gena kodiraju 2razliĉita kanala-alfa1S gen kodira L kanal za Ca na skeletnim mišićima a alfa1C kodira kaokanal za Ca u kardiomiocitama. Ustanovljeno je da unutarćelijski linker izmeĊu drugog i trećegdomena – dugaĉki linker koji ulazi u citoplazmu - on determiniše naĉin kuplovanja izmeĊukanala za Ca2+ na membrani i SR (sarkoplazmin retikulum) u kardiocitama i miocitama štoznaĉi da je ovaj linker izmeĊu drugog i trećeg domena odgovoran za kalcijum indukovanooslobaĊanje kalcijuma. Kada kalcijum uĊe kroz L kanale dovodi do kalcijum indukovanogoslobaĊanja kalcijuma iz SR, kada su u pitanju mišićne ćelije - (determiniše naĉin kuplovanja
  25. 25. 25izmeĊu ova 2 kanala) - od tog linkera zavisi ta veza i uopšte mehanizam kuplovanja -spregnutost ova dva kanala. Ovo je sve ustanovljeno zahvaljujući ovom naslednom defektugena kada kanal za kalcijum dovodi do muskularne disgeneze. Sledeće oboljenje nije genetskooboljenje već oboljenje koje nastaje usled stvaranja alfa antitela za kanale kalcijuma-presinaptiĉke kanale za kalcijum - LAMBERT-EATON-OV SINDROM. Ukoliko se stvarajuantitela na presinaptiĉkom kanalu za Ca-( posledica-nema oslobaĊanja neurotransmitera kojidovodi do ostvarivanja ovog sindroma).HIPOKALEMIĈNA PERIODIĈNA PARALIZA - u pitanju je nasledni defekt kanala zakalcijum koji nastaje usled taĉkastih mutacija u genu za L kanal za kalcijum u skeletnimmišićima i koje se odraţavaju na voltaţni senzor.FAMILIJARNA HEMIPLEGIĈNA MIGRENA - taĉkaste mutacije na P/Q kanalu koje dovodedo familijarne migrene ili EPIZODIĈNA ATAKSIJA TIP 2-mutacije na genu za P/Q kanal uneuronima cerebeluma.Poremećaj funkcije malog mozga-Ataksija-nemogućnosti ostvarivanja koordinisanih pokreta,nemogućnosti odrţavanja ravnoteţe. Dolazi do mutacije gena za alfa 1A gen koji kodira upravoP/Q kanal-prisutan na ćelijama kore malog mozga. 4) kanali za K +(Inicijalni podaci o molekularnoj biologiji kanala za K+ dobijeni na Shaker mutantu Drosophile,koje imaju defektan gen za kanal za K+, i zato drhte u etarskoj anesteziji.) Prvi podaci su dobijeni na drozofili na mutantu koji ima defektan gen za kalijum, mutantdrhti u etarskoj anesteziji i zato su nazvani šejker mutanti-to je jedna grupa kanala za K koja sedanas naziva šejker kanali. 1987 je kloniran gen za kanal za kalijum kod sisara i ustanovljeno je da takoĊe sadrţidomen koji kodira subjedinice (tetramerne, pseudotetramerne) sa kojima su spregnuti kanali zakalcijum i kanali za natrijum. Na N kraju poseduju domen koji ima ulogu u tetramerizaciji,takoĊe osim ova 4 domena tu se nalazi i jedna beta subjedinica-to bi bila struktura kanala zakalijum. U pitanju je divergentna i velika familija kanala za kalijum-kaţemo da najmanje 17razliĉitih gena kodira razliĉite kanale za kalijum sa kompletnim motivom.U fiziološkim uslovima je ovaj kana je 100x propustljiviji za kalijum nego za natrijum-ukolikose poremeti odnos ovih jona ovaj kanal moţe da propušta i natrijum. Natrijum moţe ĉak i dablokira kanale za kalijum. Uloga kanala za kalijum: Ovi kanali imaju suprotnu ulogu u kanalima za natrijum ikanalima za kalcijum, dakle imaju ulogu u inicijalnoj fazi akcionog potencijala, kanali zakalcijum –odrţavanje depolarizacione faze, dok kanali za kalijum imaju ulogu u stabilizacijipotencijala mirovanja odnosno u fazi završetka akcionog potencijala. Regulišu snagu ifrekvenciju svih tipova mišićnih kontrakcija, omogućavaju terminaciju oslobaĊanjaneurotransmitera iz nervnih završetaka, a u epitelnim ćelijama kroz ovaj kanal se kalijum iapsorbuje. Da li se sećate nekog kanala koga smo spominjali na primeru tubulocita? Ti kanali
  26. 26. 26deluju kao transkripcioni faktori za kanal za natrijum i to je epitelni kanal za natrijum i upravojedan od tih kanala je kanal za kalijum kroz koji se vrši sekrecija jona kalijuma. U pitanju je vrlo divergentna raznolika familija kanala mnogo razliĉitijih kanala negošto su u pitanju kanali za natrijum I kanali za kalcijum. Pre molekularna biološka studija: ovi kanali su bili svrstani u 4 grupe, prva grupa sukanali sa zakasnelom izlaznom rektifikacijom, to su kanali kroz koje kalijum izlazi i oni sezakasnelo inaktiviraju. Kanali sa brzom izlaznom rektifikacijom koji se brzo inaktiviraju, zatim Ca2+-aktivirajući kanali za K+ . Danas se kanali za kalijum svrstavaju u 3 familije, prvi su voltaţno zavisni kanali za K ioni su upravo srodni šejker familiji -zašto njima-prvi podaci o ovom kanalu dobijeni su našejker mutantu drozofile koja ima mutiran gen za ovaj kanal i kod sisara su pronaĊeni srodnikanali i to su zapravo voltaţni kanali za kalijum koji su svrstani u ovu prvu grupu. Druga grupasu kalcijum aktivirajući kanali za kalijum. Treća grupa su kanali sa anomalnom i ulaznom retifikacijom. Prvi su voltaţno zavisni kanali za K+ i oni su upravo srodni shaker familiji. Prvi podacio ovoj familiji dobijeni su na shaker mutantu Drosophile koja drhti u anesteziji jer ima mutirangen za ovaj kanal. I kod sisara su pronaĊeni sliĉni kanali srodni kanali i to su zapravo voltaţnikanali za K+. Druga grupa su Ca2+ aktivirajući kanali za K+, i treća grupa su kanali saanomalnom ulaznom rektifikacijom (rektifikacija je da li je ulazak ili izlazak, u principu svikanali za K+ imaju izlaznu rektifikaciju, ali ovaj anomalni ima ulaznu). Prva grupa su voltaţno zavisni kanali za K+ (upozoravam dokone da je greškom reklaza Ca+), kanali srodni kanalima Drosophile iz shaker familije, koji imaju konzerviran ovaj S1-S6 motiv ali u zavisnosti od duţine N odnosno C kraja dele se na razliĉite podgrupe odnosnoĉlanove podfamilija ove velike familije. Na Drozofili a posle i kod sisara je ustanovljeno dadepolarizacija dovodi do izmeštanja S4 segmenta – voltaţno zavisnog segmenta – voltaţnisenzor koji omogućava specifiĉnost ovog kanala, omogućava mu da reaguje na promene voltaţeu ćeliji. Kv familija je podeljena na 12 klasa. Prva klasa su homologi shaker kalanima kodDrozofile, Kv2 klasa su Shab kanali Drozofile, Kv3 Shaw kanali Drozofile itd. Ono što nasinteresuje to je da moţemo da ih podelimo na dve velike grupe. Jedna grupa su kanalitakozvanog A tipa koji se brzo inaktiviraju i druga grupa su kanali koji se zakasnelo aktiviraju uodgovoru na depolarizaciju. Ako poredimo recimo kanale Kv1.1, Kv1.2, 1.3, 1.4, kada bigledali njihove krive, kako izgledaju akcioni potencijali, videli bi da se oni sve brţe i brţeinaktiviraju. Kv1.1 ima dugaĉak plato 1.2 je već nešto kraći a Kv1.4 je već brzo inaktivirajućikanal. Ovo ne moramo da pamtimo, na šta se dele i ove silne brojke, ali treba da znamo dapostoji grupa kanala koji se brzo inaktiviraju i grupa koji se sporije inaktiviraju u odgovoru nadepolarizaciju. Na koji naĉin se vrši inaktivacija? Postoje dva mehanizma. Jedna vrstamehanizma je tzv. ˝ball and chain˝, 20-ak amino kiselina na amino kraju imaju ulogu loptevezane sa lancem i ta lopta moţe da zatvori kanal za kalijum i na taj naĉin da ga inaktivira.Umetne se u usta kanala i na taj naĉin ga zatvori. Kanali koji nemaju ovakav N kraj i nemaju Ntip inaktivacije (N tip zato što je amino kraj taj koji zatvara kanal) kod njih β subjedinica delujekao lopta koja zatvara usta kanala.
  27. 27. 27 Druga grupa su kanali za K+ koje aktivira Ca2+ i oni su kalcijumom aktivirajući kanaliza kalijum, nazivaju se još i MAXI kanali i BK (big channel) i oni na primer omogućavajurepetitivnu ekscitaciju odnosno repetitivno ispaljivanje akcionih potencijala u SA ĉvoru. Da sepodsetimo da je Ca2+ neophodan za bilo kakvu vrstu kontrakcije i izmeĊu dva akcionapotencijala SERCA pumpe upumpavaju Ca2+ u organele. Dok se SERCA pumpe ne aktivirajuaktiviraju se ovi kanali za K+, Ca2+ aktivira ove kanale za K+ i omogućavaju hiperpolarizacijudok SERCA pumpe ne ubace Ca2+ u unutarćelijske depoe. Pre nego što će SERCA da ukloniCa2+ on za to vreme aktivira kanale za K+, tada K+ ulazi i dovodi do hiperpolarizacije. Drugauloga ovih kanala je relaksacija glatkih mišićnih ćelija. Treća uloga je regulacija volumenanenadraţljivih ćelija procesom bubrenja ćelija. Rekli smo da ovi kanali imaju sliĉan domen,ovaj karakteristiĉni S1-S6 domen, jedina razlika je što ima i ovaj S0 domen na N kraju i imakarakteristiĉan COOH kraj od nekih 850 AK za koji se vezuje Ca2+ i aktivira ovaj kanal.Osim BK kanala postoje i SK kanali (small channel), oni su voltaţno nezavisni i reguliše ihkalcijum koji je vezan za kalmodulin. Kalmodulin je taj koji reguliše otvaranje ovih kanala. I onje recimo karakteristiĉan i neophodan za ekscitacju neurona i sekreciju hormona. Treća grupa su kanali sa anomalnom ulaznom rektifikacijom. Sadrţi 7 podfamilija Kir1-Kir7 i njihova uloga je da se spreĉi gubitak K+ tokom repetitivne aktivacije i tokom akcionihpotencijala koji dugo traju. Ne sadrţe kompletan domen, sadrţe samo S5 i S6 za koje je vezanaP petlja koja praktiĉno oblaţe poru i budući da ne poseduje S4 voltaţni senzor oni se ne moguvoltaţno aktivirati. Na koji naĉin se uspostavlja anomalna rektifikacija – anomalni ulazak K+?Uspostavlja se tako što unutarćelijski Mg2+ blokira kanal tako da ne dozvoljava K+ iz ćelije daizlazi napolje kroz ovaj kanal. Osim Mg2+, spermin i spermidin, molekuli poliamini koji senalaze unutar ćelije takoĊe ostvaruju ovu rektifikaciju tj. ne dozvoljavaju da unutarćelijski K+izlazi kroz ove kanale. S druge strane, negativna voltaţa a i K+ koji ulazi ima tendenciju daizmesti Mg2+ i na taj naĉin K+ ulazi suprotno – anomalno tj. ulazi umesto da izlazi kao što je tosluĉaj sa drugim kanalima za K+. Rektifikaciju omogućavaju joni Mg2+ i molekuli poliaminikoji mogu blokirati usta kanala. Spreĉavanje blokade, odnosno ponovno uspostavljanjefunkcionisanja kanala u suprotnom smeru omogućava K+ koji ulazi i izmešta jon Mg2+ iomogućava ulazak jona u suprotnom smeru. Jedna podfamilija kanala sa anomalnomrektifikacijom su GIRK kanali koje aktivira βγ subjedinica u SA ĉvoru i to je naĉin na kojiacetilholin (Ach) ostvaruje negativno hronotropno dejstvo na rad srca. Još jedna podfamilijakanala sa anomalnom rektifikacijom koji su regulisani sa adeninskim nukleotidima i za njih jekarakteristiĉno da ih ATP inhibira a ADP aktivira, nalaze se u kardiocitima, tubulocitima inaroĉito su karakteristiĉne u β ćelijama pankreasa. Za njih se kaţe da ta sprega metabolizma,odnosno stvaranja ATP-a reguliše njihovo otvaranje i zatvaranje. Interesantan je primer kakodolazi do sekrecije insulina. Ostvaruje se upravo posredstvom ovih kanala i to kako? Povećanjeprometa glukoze utiĉe na β ćelije pankreasa koje stvaraju insulin dovodi do remećenja odnosaATP/ADP u korist ATP-a. ATP blokira ove kanale što dovodi do male depolarizacije i do togada se aktiviraju kanali za Ca2+, Ca2+ ulazi u β ćeliju i dolazi do egzocitoze granula sa insulinom.Voltaţno zavisni zakasnelo aktivirajući kanali za K+ se blokiraju sa tetraetilamonijumom – TAkoji se vezuje za isto mesto za koje se vezuje K+ i na taj naĉin se onemogućava vezivanje K+ nakoji naĉin se spreĉava propuštanje K+.S druge strane voltaţno zavisni kanali koji se brzo inaktiviraju, A kanali, njih blokiraaminopiridon.
  28. 28. 28 Kir kanali, koji uĉestvuju u sekreciji insulina zahvaljujući ATP-u, oni se blokirajutolbutamidom i glibenklamidom, glibenklamid se ĉesto dovodi u vezu sa dijabetesom tipa 2.Zatim, toksini se vezuju za ove kanale. Charybdotoxin, neurotoksin otrova izraeslkog škorpiona Leirusa quinquestriatusa, jerima 5 strafte na leĊima i koji blokira iskljuĉivo kanale za kalijum koji se aktiviraju kalcijumom. Dendrotoksin, Neurotoskisin otrova crne mambe, Dendroaspsis, blokira voltaţnozavisne kanale za kalijum I to iskljuĉivo na Ranvierovim suţenjima motoneurona i povećavaoslobaĊanje acetilholina. Dendrotokin K je striktno selektivan za kalijumove voltaţno zavisnekanale familije jedan ĉlana jedan. Kaliotoksin, škorpije Androctonus mauretanicus, koji blokira voltaţno zavisne kanaleza kalijum familije 1 ĉlana 3.To su svi toksini koji deluju na ovaj kanal.Nasledni defekti, bolesti koji nastaju usled mutacija gena ili autoantitela za proteine kanala zakalijum.o Kongenitalni hiperinsulinizam - mutacija u genu za kanal koji je regulisan adeninskimnukleotidima i omogućava oslobaĊanje insulina iz ćelija pankreasa.o Sindrom dugog QT - mutacija u genu za kanal Kv 7.1, prisutan u SA ĉvoru, uzrokujedefektan srĉani ritam. Samo ime govori, QT, znaĉi da se prolongira period, raspon izmeĊuQRS zubca i T talasa perioda izmeĊu, depolarizacije komora i repolarizacije komora. Mutacijaje u genu koji kodira za ovaj kanal - za kalijum, a kalijum dovodi do hiperpolarizacije.o Sa druge strane, Sindrom kratkog QT, mutacija u genu za Kv 11.1 ili hER kanala zakalijum dovodi do suprotnog efekta od prethdonog, jer smanjuje se rastojanje izmeĊu QRSzubca i T talasa.o Adersen- Tawilov sindrom, opet uzrokuje defektan ritam srca, usled mutacija u genuza Kir 2.1. koji osim defektnog rada srca uzrokuje i fiziĉke anomalije kao što su mala donjavilica, nisko postavljene uši i karakteristiĉna zakrivljenost prstiju. Na osnovu fenotipa moţe selako zakljuĉiti da pacijent ima defektan gen za kalijum.o Mutacija u genu za ROMK, koji je opet kanal za kalijuma, on je karakteristiĉan zatubulocite, i to uzlaznog dela Henlejeve petlje i kortikalnih cevcica, on uzrokuje Barterovsindrom, koga karakteriše hipokalemija i acidoza. U ovim ćelijama se jasno odrţava acido-bazna ravnoteţa, ako se sećate, sto opet dovodi do njenog poremećajao Mutacija u genu za Kv 1.5 dovodi do atrijalne fibrilacijeo ISAACov sindrom, autoimuski fenomen, dolazi do stvaranja autoantitela na Kv1.1, štodovodi do hiper osetljivosti perifernih nerava i spontane mišićne atrofije.1998. prvi put na Streptomyces-u je otkrivena 3D struktura kanala za kaliljum, KscA. Ovajkanal je homolog IR kanalu za kalijum kiĉmenjaka, u pitanju je tetramer kao što je i Shaker tipkanal, ali svaku subjedinice ne sadrţe (NEKI NISAM DOBRO RAZUMELA KOJI) motiv većsamo S5-P-S6 domen. Upravo na Streptomyces–u je ustanovljeno da S5 ĉini periferni deo kanala, dok su svispoljni, sva ĉetiri tetramera spoljni deo kanala, S6 ĉini kicmu kanala, dok P jon je odgovoran zaosetljivost na blokatore kanala i odgovoran je takoĊe za osetljivost.
  29. 29. 29TakoĊe je utvrĊeno da ovaj kanal vezuje kooperativno 3 jona kalijuma, da vezivanje kalijumapotiĉe od S6 segmenta, a ne boĉnih aminokisleinskih lanaca.Na koji naĉin su evoluirali kanali? Dakle smatra se da su voltaţno zavisni kanali, smatra su da su svi geni evoluirali odprimordijalnog gena, koji se tokom evolucije duplirao, I naši…geni nastali su i tako su nastaligeni za tetramerne kanale kao što su kanali za kalijum, s’druge strane pseudotetramerni kao štosu kanali za natrijum I kalcijum. Grupa kanala koja se aktivira agonistima:Agonisti su razliciti trasmiteri ili hormoni kao što su na primer: ATP, GABA, ACETILHOLIN,SEROTONIN, GLICIN, GLUTAMAT. Na osnovu toga su formirane 4 vrste kanala:1) Prvi su oni koje aktivira ATP, kod kojih, domen formiraju 2 transmembranska segmenta ijedna velka petlja van ćelije. Oni su najjednostavniji jonotropni receptori.2) Malo sloţeniji su kanali koje aktivira serotonin, acetiholin, glicin, GABA i glutamin.Domen je-pentamer, sastoji se iz M1, M2, M3 i M4 transmembranskih segmenata, ono što jekarakteristiĉno jeste da poru formira M2 transmembranski segment.3) Kanali koje aktivira glutamat, AMPA, NMDA i jonotropni kanali za glutamat. Imaju tritransmembranska segmenta i poru koja nije okrenuta kao što je okrenuta pora odnosno petljakod kanala za kalijum, kalcijum i natrijum, već se ta petlja nalazi izmeĊu prva dva i saunutrašnje strane .4) Skoro definisani kanal kod Cyanobacteria, receptor za glutamate koji se satoji iz dvatransmembranska segmenta kanala za kalijum i petlje locirane izmeĊu njih.5) Ligandi se vezuju za ekstracelijske domene.I kako oni izgledaju: Na primer Acetilholinski receptor - jonotropni kanali, koji je pentamer. Sastoji se izdve alfa subjedinice, beta, gama i delta subjedinice . Svaka subjedinica formira domen I svakasubjedinica sadrzi M1,M2, M3 i M4 domen. Alfa subjedinica vezuje ligand. Dva Acetilholinase vezuju za receptor da bi se on otvorio, na takav naĉin receptor sada zahvaljujući M2 domenu,koji predstavlja poru, propusta katjone i to natrijum i kalijum. Druga vrsta receptora je na primer GABA koji je takoĊe jonotropni receptor, alireceptor za anjone. Sastoji se iz 5 subjedinica, jedna subjedinica vezuje ligand, GABA-u, drugasubjedinica vezuje benzodiazepine, treća barbiturate, a ĉetvrta poseduje mesta za vezivanjestereodigena. Primer kanala za natrijum, kalijum i kalcijum su AMPA i NMDA - jonotropnireceptori za glutamat, pri ĉemu AMPA iskljuĉivo vezan za Na i K. NMDA propušta i kalcijum.
  30. 30. 30 Signalna transdukcija Kada priĉamo o signalnoj transdukciji logiĉno je da, ĉim su se pojavili u evolucijivišećelijski organizmi, da se pojavila potreba za nekom vrstom komunikacije izmeĊu ćelija; ikako su evoluirali višećelijski organizmi, tako su evoluirali i signalni putevi, odnosno mehanizmisignalne transdukcije. Svesni smo toga da bilo koji biološki proces ne bi mogao da se odvija bez signalnetransdukcije, poĉevši od embriogeneze do kompleksnih integracionih procesa, npr. odgovor nastres, pri ĉemu se ukljuĉuju svi fiziološki sistemi i omogućavaju odrţavanje homeostaze. Pre svega, da vidimo šta su to signali. Hemijski signali su hemijski molekuli hrane,hemijski molekuli odoranti, joni, materije koje reflektuju metaboliĉki status (npr. glukoza,slobodne masne kiseline), neurotransmiteri, hormoni. Neurotransmiteri, hormoni i materije kojereflektuju metaboliĉki status omogućavaju ćelijama da medjusobno komuniciraju, i to dakomuniciraju susedne ćelije ili udaljene ćelije.

×