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酶如何沟通

2019-06-21 11:09:03 • 来源：

酶一氧化氮(NO)合成酶(NOS1)和蛋白激酶C(PKC)在脑的神经元以及其他器官的许多细胞类型中的各种信号转移过程中起重要作用。与弗莱堡大学生理学研究所的Bernd Fakler教授一起，科学家Cristina Constantin博士和CatrinMüller博士首次证明了酶可以在生理条件下通过单独的电刺激激活。细胞膜。通过两种酶与电压门控钙通道的直接结构相互作用，蛋白质超级复合物迅速将细胞膜上的电信号转化为细胞内的化学信号过程。研究人员在当前的科学期刊上发表了他们的研究成果美国国家科学院院刊(PNAS)。

酶如何沟通

Fakler组先前已经证明钙依赖性酶NOS1和PKC都是脑中某些电压门控钙通道(Cav2通道)的蛋白质纳米环境的组分。然而，到目前为止，还不知道这些酶如何与钙通道相通。该研究小组现已发现这两种酶都与Cav2通道整合到蛋白质超复合物中。在这样的Cav2-NOS1 / PKC复合物中，NOS1或PKC锚定在细胞膜的细胞质侧，并且位于通道孔的紧邻区域。在激发细胞膜时，Cav2通道打开并将钙离子传递到细胞质中，在那里它们与两种酶结合。钙结合激活酶，其随后产生可扩散的第二信使NO或磷酸化细胞质靶蛋白。

由于通道和酶之间的接近，有效的电化学耦合需要小于1毫秒持续时间的电刺激。当细胞不是被个体脉冲刺激而是以1赫兹或更高的频率激发动作电位时，后者变得最大。

Cav2酶超级复合物不仅保证了超快速和可靠的电化学耦合。它们还确保信号转导保持局部受限，即在Cav2通道周围小于几纳米的区域内。这种局部限制保证酶仅启动特定的细胞过程，而其他钙信号传导途径，包括细胞死亡，被阻止。此外，研究人员的实验突出了激活NOS1和PKC的生理机制，因此提供了广泛使用的合成激活剂的替代品，如NO供体或二酰基甘油。

Bernd Fakler是弗莱堡大学生理学研究所第二部门主任和生物信号研究中心BIOS区域协调员。

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