Кальциевые каналы эндоплазматического ретикулума

Са2+ каналы ЭР являются олигометрическими протеинами, встроенными в мембрану ЭР. Эти каналы можно относительно легко выделить из клетки для дальнейшего структурного анализа благодаря тому, что белки канала связываются специфически и с высоким сродством с IP3 (для IP3-управляемых каналов) и с рианодином (для Са2+-управляемых каналов).

Са2+-управляемые Са2+ каналы ЭР. Эти кальциевые каналы были впервые выделены из скелетных и сердечных мышц. Оказалось, что Са2+ каналы ЭР в этих мышечных тканях имеют молекулярные различия и закодированы различными генами. Са2+ каналы ЭР в сердечных мышцах непосредственно связаны с высокопороговыми Са2+ каналами плазмалеммы (L-тип) через кальцийсвязывающие белки, образуя, таким образом, функционально активную структуру - «триаду». В скелетных мышцах деполяризация плазмалеммы прямо активирует освобождение Са2+ из саркоплазматического ретикулума благодаря тому, что Са2+ каналы плазмалеммы служат потенциал - чувствительными передатчиками активирующего сигнала непосредственно Са2+ каналам ЭР через связывающие белки (44). Таким образом, Са2+ депо скелетных мышц обладают механизмом освобождения Са2+, вызываемым деполяризацией (RyR1-тип). В отличие от скелетных мышц, саркоплазматические Са2+ каналы кардиомиоцитов не связаны с плазмалеммой, и для стимуляции освобождения Са2+ из депо требуется увеличение концентрации цитозольного кальция (RyR2-тип). ДНК, кодирующая белки двух типов каналов Са2+ освобождения, была клонирована из тканей человека и кролика, что дало возможность экспрессировать Са2+-управляемые Са2+ каналы в модельные клеточные системы. Белки, встроенные в липидный бислой, формируют чувствительные к рианодину каналы, активируемые ионами Са2+ (50 нмоль/л) в присутствии АТФ (29). Кроме этих двух типов Са2+-активируемых Са2+ каналов, недавно был идентифицирован третий тип Са2+ каналов ЭР (RyR3-тип), который является продуктом другого гена. Этот третий тип Са2+ каналов ЭР, как было показано, не чувствителен к кофеину (21). Эксперименты, проведенные на нервных тканях, продемонстрировали присутствие всех трех типов Са2+-управляемых Са2+ каналов ЭР в мозге млекопитающих, однако RyR2-тип является доминантным (38). Са2+-управляемые Са2+ каналы ЭР являются гомотетрамерами, состоящими из мономеров с молекулярным весом 500 КД (39)

IP3-управляемые Са2+ каналы ЭР. Существование IP3-управляемых Са2+ каналов впервые было обнаружено в нейронах Пуркинье. Позже было показано, что они встроены в мембрану эндоплазматического ретикулума. Структура IP3-управляемых Са2+ каналов сходна со структурой Са2+-управляемых Са2+ каналов ЭР. Они также являются гомотетрамерами с молекулярным весом мономера 260 КД. 50% этих каналов активируется 15 мкмоль/л IP3 и блокируется рутением красным и La3+. IP3-управляемые Са2+ каналы были выделены из мозга млекопитающих, и их аминокислотная последовательность была расшифрована. Было показано, что семейство генов, экспрессирующих IP3-управляемые Са2+ каналы, состоит из трех или четырех различных генов; они характеризуются различной чувствительностью к IP3 и по-разному распределены в мозге млекопитающих (45). Порог активации этих каналов варьирует между 0.2 - 0.5 мкмоль/л в нейронах Пуркинье мозжечка и возрастает до 9 мкмоль/л в астроцитах.