Уильям Кэттералл (Вашингтонский университет), часть 2: Потенциал-зависимые натриевые каналы в ато...

https://www.ibiology.org/neuroscience... Обзор лекции: Как бейсболист реагирует достаточно быстро, чтобы отбить мяч, летящий со скоростью 90 миль в час, или теннисист, чтобы отбить подачу со скоростью 60 миль в час? Все быстрые процессы в нашем организме, такие как зрение, слух, нервная проводимость и сокращение мышц, связаны с электрическими сигналами. В первой части своего выступления доктор Каттералл объясняет, как поток ионов натрия и калия через определенные каналы в клеточной мембране создает электрический сигнал в нервных и мышечных клетках. Он описывает структуру и функцию натриевого канала и его важную роль в физиологии и фармакологии. Во второй части своего выступления Каттералл описывает, как функционируют потенциалзависимые натриевые каналы на атомном уровне. Бактериальные Na+ каналы семейства NaChBac содержат многие элементы Na+ каналов млекопитающих, но в гораздо более простой форме. Используя рентгеновскую кристаллографию для изучения белков NaChBac, Каттералл и его коллеги определили, какие домены натриевых каналов отвечают за восприятие разницы потенциалов на клеточной мембране и как эти домены запускают открытие поры канала. Также удалось идентифицировать структурные изменения, приводящие к медленной инактивации каналов после многократных циклов открытия и закрытия, и понять, как NaChBac устанавливает свою специфичность к ионам Na+. В своем третьем докладе Каттералл переключает внимание на потенциал-зависимые кальциевые каналы. Каналы Na+ и Ca2+ имеют общего предка, и, следовательно, большая часть общей структуры домена, воспринимающего напряжение, и центральной поры сохраняется. Несмотря на эту гомологию, кальциевый канал специфически выбирает ионы Ca2+, даже в присутствии избытка Na+. После попадания в клетку ионы Ca2+ регулируют многочисленные внутриклеточные процессы. Каттералл объясняет, как его группа смогла создать бактериальный кальциевый канал, который позволил им идентифицировать остатки, необходимые для селективности к Ca2+. Он также описывает эксперименты, демонстрирующие локальное действие ионов Ca2+ внутри клетки, что позволяет целенаправленно регулировать клеточные функции, такие как обучение и память в головном мозге, а также сокращение скелетных и сердечных мышц. Биография докладчика: Билл Каттералл — профессор и заведующий кафедрой фармакологии в Вашингтонском университете, где он работает с 1977 года. Каттералл получил степень бакалавра химии в Университете Брауна и степень доктора философии в области физиологической химии в Университете Джонса Хопкинса. Он был постдокторантом у доктора Маршалла Ниренберга и несколько лет работал научным сотрудником в NIH, прежде чем перейти в Вашингтонский университет. Каттералл и его коллеги открыли потенциал-зависимые натриевые и кальциевые каналы, ответственные за генерацию электрических импульсов, необходимых для большинства физиологических функций. Его лаборатория продолжает изучать структуру и функцию этих каналов, их физиологическую регуляцию и их взаимодействие с лекарственными препаратами, имеющими важное медицинское значение. Каттералл также интересуется тем, как нарушение функции каналов может приводить к заболеваниям человека. Каттералл был удостоен многочисленных наград и почетных званий за свой вклад в области электрофизиологии, фармакологии, нейронауки и клеточной биологии. Среди них – премия Bristol-Myers Squibb за выдающиеся исследования в области нейронауки в 2003 году, Международная премия Гайрднера Канады в 2010 году, избрание в Национальную академию наук США в 1989 году, Институт медицины и Американскую академию искусств и наук в 2000 году, а также членство в Королевском обществе Лондона в 2008 году.