Том 1 (1128365), страница 63
Текст из файла (страница 63)
В решении этой проблемыученым помогли два случайных обстоятельства. Во-первых, оказалось, что нап о ве р х н о с т и электрическихпластинок (составныхчастеймощныхэлектрических органов некоторых пластиножаберных и костистых рыб,представленных плоскими клетками, которые развиваются в эмбриональномпериодеизмышечнойткани)имеетсябольшоеколичествоникотинчувствительных АцХ-рецепторов. Эти рецепторы удалось выделитьхимическими методами и получить их в достаточно большом количестве. Вовторых, было обнаружено вещество а-бунгаро-токсин (дополнение 6-3),обладающее способностью необратимо связываться с АцХ-рецептором. Пометивего радиоактивной меткой, удалось локализовать, идентифицировать и выделитьАцХ-рецептор.
Биохимическое выделение АдХ-рецептора показало, что онидентичен каналу, активируемому АцХ, вернее, рецептор, с которымсвязывается молекула АцХ, представляет собой составную часть этого канала.АцХ-активируемый канал образован пятью белковыми субъединицами. Двеиз них - α-субъединицы - идентичны, а остальные три - β-, γ- и δ-субъединицыразличаются (рис. 6-28). Их мол. масса варьирует от 40000 до 65000, а в целомони образуют трубчатую структуру с общей мол. массой около 250000. Этиданные хорошо согласуются с размерами каналообразных структур, которые (порезультатам электронно-микроскопических исследований) пронизываютмембрану. Каналы выступают из мембраны с обеих сторон, причем наднаружной ее поверхностью возвышается воронкообразная структура,образующая вход в канал.Рецепторный участок канала располагается на наружной поверхностимембраны.
Впервые это было показано в опытах, в которых введение АцХ вмышцу рядом с концевой пластинкой не вызывало каких-либо измененийпотенциала. Сначала было неясно, какая именно молекула или молекулысвязывают АцХ, т.е. служат холинорецептором АцХ-активируемого канала.Теперь известно, что каждая из двух α-субъединиц канала содержит участоксвязывания АцХ.
Если к обоим этим участкам присоединяется лиганд (АцХ иликакой-либо его агонист, например карбахолин или никотин), то канал свысокой вероятностью переходит из закрытого состояния в открытое. Этотворотный процесс лучше всего изучен на мышцах лягушки, в двигательныхконцевых пластинках которых располагаются АцХ-активируемые каналы (см.рис.
6-18). Как мы уже говорили, постсинаптические каналы двигательнойконцевой пластинки скелетных мышц лягушки при активации ацетилхолиномстановятся проницаемыми как для К+, так и для Na+ . При этом возникаетвходящий ток, потенциал реверсии для которого составляет около -10 мВ. Внорме эти каналы и связанные с ними АцХ-рецепторы располагаются только впостсинаптической мембране концевой пластинки. По оценкам плотность АцХактивируемых каналов в этой области равна примерно 104/мкм2.187Рис. 6.28. Реконструкция канала ацетилхолиновогорецептора (никотинчувствительного) по данным электронной микроскопии и дифракции рентгеновскихлучей. А. Канал, состоящий из пяти субъединиц, пронизывает липидный бислой и возвышается надобеими поверхностями мембраны.
Вход в канал представляет собой широкое воронкообразноеуглубление, постепенно сужающееся и переходящее в конце концов в селективный фильтр. Б. Вид наканал сверху. Изображено пять субъединиц в их предполагаемом взаимном расположении. Особыйинтерес представляют а-субъединицы, поскольку именно на них локализованы два участка связываниядвух молекул АцХ; это связывание и приводит к активации канала. (Из работы Kistler et al, 1982, сизменениями.)Если денервировать мышцу, перерезав двигательный нерв, то зоначувствительности к АцХ будет постепенно распространяться от областиконцевой пластинки и охватит большую часть или даже все мышечное волокно.Значит, рецепторы и каналы, которые в норме сосредоточены лишь вблизиконцевой пластинки, каким-то образом появляются во внесинаптическихучастках. В естественных условиях эти вне синоптические АцХ-рецепторы (т.е.каналы) блокированы, причем блокирование частично связано с малоизученным трофическим влиянием мотонейронов, иынервирующих мышечныеклетки, а частично-с электрической и сократительной активностью такихиннервированных клеток.
Если двигательное волокно регенерирует иреиннерви-руетмышцу,внесинаптическиерецепторыисчезаютичувствительность к АцХ вновь начинает проявляться лишь в области синапса(концевой пластинки).Такое "рассеянное" распределение внесинаптических АцХ-активируемыхканалов, проявляющееся после денервации мышцы лягушки, исследовали ЭрвинНеер и Берт Сакман (1976), изучавшие воротные процессы. Авторыиспользовали разработанный ими метод локальной фиксации (см.
рис. 5-28, А).Для того чтобы увеличить движущую силу для входящего тока, на мышечномволокнефиксировалигиперполяризующиймембранныйпотенциал.Микропипетку с оплавленным кончиком (диаметр отверстия 10 мкм 2)заполняли раствором Рингера, содержащим АцХ или один из его агонистов (т.е.веществом, оказывающим сходное действие) в низкой концентрации, иподсоединяли ее к высокочувствительному усилителю тока, обладающемунизким уровнем шумов (рис. 6-29, А).
Когда такую пипетку плотно прижималик поверхности денерви-рованного мышечного волокна, усилитель регистрировалочень небольшие (менее 5·10 -12 А) кратковременные входящие токи (рис. 6-29,Б). Эти токи возникали в результате временного открывания каналов,активируемых АцХ (или его агонистом). В этом опыте Неер и Сакман впервые вистории записали токи через одиночные каналы в биологической мембране. Этобыли первые прямые данные о том, что ионные токи текут через мембрану подискретным каналам с воротными устройствами, а не с помощью каких-либодругих механизмов, например при участии молекул-переносчиков.Важная особенность такого рода токов через одиночные каналызаключается в том, что они имеют вид более или менее прямоугольныхимпульсов (скачкообразно возникают и прекращаются), т.е.
подчиняются закону"все или ничего". Именно так должны вести себя каналы, которые могутнаходиться лишь в одном из двух состояний-полностью открытом илиполностью закрытом. Более того, если электрохимические градиенты неизменяются, то токи через одиночные АцХ-активируе-мые каналы по величинепримерно одинаковы. Следовательно, проводимость всех этих каналов такжеодинакова. Если в участке под микропипеткой одновременно открываются дваили несколько каналов, то одиночные токи через каждый из этих каналовсуммируются и в результате регистрируется ток, в два (или три и более) разапревышающий одиночный ток.
Частота возникновения таких токов188пропорциональна концентрации АцХ или его агониста в растворе,содержащемся в микропипетке; если же эти вещества в растворе отсутствуют, тотоки не регистрируются: Из величины одиночного тока была рассчитанапроводимость отдельного канала в открытом состоянии; она оказалась равнойоколо 2·10-11 См, что соответствует сопротивлению 5·1010Ом.После этих первых работ по локальной фиксации, проведенных Неером иСакманом, появилось множество других исследований, в которых методамирегистрации токов через одиночные каналы был детально изучен как АцХактивируемыйканал,такимногиедругиехемочувствительныепостсинаптические каналы. Статистический анализ одиночных токов показал,что каналы случайным образом изменяют свое состояние (флуктуируют),переходя из нескольких закрытых состояний в по меньшей мере одно открытое.Очевидно, связывание молекулы агониста с рецептором закрытого канала резкоувеличивает вероятность его перехода в открытое состояние, когда ионы втечение короткого промежутка времени могут переходить через данный канал.Далее либо канал временно спонтанно переходит в закрытое состояние, либомолекула агониста отсоединяется от рецептора, и канал снова закрывается инаходится в этом состоянии до тех пор, пока агонист вновь не свяжетсярецептором.Рис.
6.29.Токи, текущие через одиночный АцХ-активируемый канал. Использовали препаратденервировашюй мышцы лягушки и метод локальной фиксации. А. Методомфиксации потенциала на мембранном волокне создавали гиперполяризующийпотенциал ( - 120мВ). Микропипетка для локальной фиксации была заполненараствором Рингера, содержащим агонист АцХ суберилхолин (2·10 -7 М). Б. Записькратковременных входящих токов, регистрируемых с помощью микропипетки,плотно прижатой к мембране.
Токи текут через АцХ-активируемые каналы,открывающиеся при связывании с рецепторами агониста АцХ. (Neher, Sakmann,1976.)Такого рода синаптическая активация, при которой медиатор увеличиваетвероятность перехода постсинаптического канала в открытое состояние,распространена наиболее широко. Мы лишь вкратце отметим, что известнонесколько синапсов, в которых медиатор, напротив, снижает вероятностьоткрывания канала. Так, в нейронах морского зайца Aplysia californica медиаторсеротонин (5-гидрокси-триптамин, 5-ГТ) вызывает закрывание определенныхкалиевых каналов. Подобного рода снижение ионной проницаемости присинаптической активации было обнаружено и в некоторых нейронахвегетативных ганглиев позвоночных.
В то же время такой механизм, очевидно,встречается гораздо реже, чем механизм с увеличением ионной проницаемости.Недавно были получены данные, свидетельствующие о том, что уменьшениепроницаемости постсинаптических каналов при связывании медиатора срецептором обусловлено внутриклеточными переносчиками типа циклическогоадено-зин-3'-5'-монофосфата (сАМР; разд. 9.2.1).189187 :: 188 :: 189 :: Содержание189 :: 190 :: Содержание6.8. Выделение медиаторовпресинаптическими окончаниямиЭффективность синаптической передачи зависит от выделения медиатора изпресинаптического окончания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
