Как ионные каналы распознают кальций?

Кальциевые каналы имеют трехступенчатую проводящую систему, с помощью которой осуществляется пропуск ионов кальция в клетку. Основным сигналом, который необходим для сокращения мышечных клеток, служит концентрация ионов кальция. В свою очередь приток кальция приводит к скольжению нитей, состоящих из белков миозина и актина, относительно друг друга. На это действие затрачивается энергия, содержащаяся в молекулах АТФ. Пока концентрация кальция не достигнет определенного уровня в клетке, движение миозиновых и актиновых нитей будет продолжаться. Таким образом, для того, чтобы начались сокращения, необходимо ионы кальция впустить в цитоплазму. Для реализации этой цели служат кальциевые каналы, расположенные в мембране мышечной клетки. Однако если рассматривать мышечные клетки сердца, то вокруг них содержится межклеточная жидкость, в которой в несколько раз больше присутствуют ионов натрия, но при этом они схожи по диаметру. Вполне логично возникает вопрос, как ионные каналы распознают, что в клетку необходимо доставить именно ионы кальция?

Для того, чтобы выяснить этот вопрос, ученые из США решили прибегнуть к помощи бактериальных ионных каналов. Есть предположение, что кальциевые и натриевые каналы у животных имеют общее начало с бактериями, поэтому есть много общих черт между кальциевыми ионными и натриевыми каналами. Со слов руководителя научного исследования, в бактериальных белках нужно заменить три аминокислоты и каналы изменяют специфичность на кальциевую. Изучая структуру получившегося в результате превращения одного канала в другой, ученым удалось определить, каким образом формируется специфичность ионного канала. Оказывается, кальций проходит путь по трем точкам связывания. В первую очередь ионы попадают в своеобразный коридор, где происходит процесс связывания. Именно здесь осуществляется первая точка отбора, когда осуществляется выборка ионов кальция, которые идут в следующий канал. Далее происходит второй процесс связывания путем выталкивания впереди идущего иона. И третий процесс связывания характеризуется попадание ионов кальция в клетку. За счет того, что поток ионов ускоряется, все эти три точки связывания работают последовательно, но по взаимоисключающему принципу.

Следует отметить, что от кальциевых каналов зависит несколько процессов, включающих сердечных сокращения и секрецию гормонов, а многие лекарства нарушают работу этих каналов. С помощью исследований ученых появится возможность разработать препараты, которые будут эффективно воздействовать на ионные каналы.