A CFTR anioncsatorna extracelluláris régiójának a csatorna működésére gyakorolt hatása
Simon Márton András
Molekuláris Orvostudományok
Dr. Enyedi Péter
SE Elméleti Orvostudományi Központ, Beznák Aladár terem
2023-05-24 10:00:00
Celluláris és molekuláris élettan
Dr. Hunyady László
Dr. Csanády László
Dr. Varga Zoltán
Dr. HegedűsTamás
Dr. Enyedi Péter
Dr. Czirják Gábor
Dr. Mike Árpád
A CFTR anioncsatorna mutációi egy halálos, gyógyíthatatlan betegség, a cisztás
fibrózis (CF) kialakulásához vezethetnek. A foszforilált CFTR kapuzása – amelyet a
nukleotidkötő doménekben zajló ATP kötődés és hidrolízis hajt – ‘bursting’ viselkedéssel
jellemezhető; a csoportos, rövid záródásokkal (Cf állapot) elválasztott, csatorna nyitások (O
állapot) ‘burst’-öket (B állapot) alkotnak, amelyeket egymástól hosszabb zárt események (Cs
állapot) választanak el. A humán (hCFTR) és zebrahal (zCFTR) ortológok a CFTR molekuláris
evolúció mintegy két végpontját képviselik, közöttük számos szerkezeti és kapuzásbeli
különbség figyelhető meg. A CF-et okozó hR117H mutáció csökkenti a vezetőképességet és
gyorsítja a záródási sebességet, de nincs hatással a nyitási sebességre, mely arra utalt, hogy e
pozíció stabilizálja a B állapotot. Az ATP-t kötött foszforilált CFTR szerkezetben a hR117
oldallánc a hE1124 peptidgerinc karbonil-csoportjával H-kötést képez, amely nem figyelhető
meg az ATP-t nem kötött, nem foszforilált szerkezetben.
Feltételezve, hogy a hR117–hE1124 kölcsönhatás stabilizálja az O állapotot, nemhidrolitikus háttérmutációk alkalmazásával, egycsatornás és makroszkopikus ’inside-out patch
clamp’ mérések segítségével vizsgáltuk az említett kölcsönhatás megzavarásának funkcionális
következményeit, majd termodinamikai mutáns ciklusok révén meghatároztuk a kölcsönhatási
szabadentalpiaváltozást. Azt találtuk, hogy a hE1124Δ mutáció a hR117H mutációhoz
hasonlóan felgyorsítja a záródási sebességet és csökkenti a burst-ön belüli nyitott időhányadot,
a hR117H-hE1124Δ dupla mutáció esetében azonban nem figyeltünk meg additivitást. Ezek
alapján kijelenthető, hogy a hR117–hE1124 kölcsönhatás stabilizálja az O állapotot. Az ATP-t
kötött foszforilált zCFTR szerkezetben ez a H-kötés nem figyelhető meg, valamint a zR118H
mutáció nem befolyásolja a csatorna kapuzását. Ehelyett, az ATP-kötött foszforilált zCFTR
szerkezet egy H-kötést sejtet a zS109 és zN120 oldalláncok között. Funkcionális mérésekkel
igazoltuk, hogy a feltételezett H-kötés kizárólag a Cf állapotban jön létre. Bár a hCFTR analóg
pozíciójában izoleucin található, meglepő módon a hS108A mutáció hR117H-szerű fenotípust
eredményez, és e két mutáció hatása nem additív. Összefoglalva, a zCFTR-ben a zS109-zN120
kölcsönhatás stabilizálja a Cf állapotot, míg a hCFTR-ben a hS108-hR117-hE1124
kölcsönhatások együttesen stabilizálják az O állapotot
