Циклические нуклеотид-управляемые ионные каналы или каналы CNG являются ионными каналами , которые функционируют в ответ на связывание циклических нуклеотидов . Каналы CNG являются неселективными катионными каналами, которые находятся в мембранах различных типов тканей и клеток и играют важную роль в сенсорной трансдукции , а также в клеточном развитии. Их функция может быть результатом комбинации связывания циклических нуклеотидов (цГМФ и цАМФ) и либо события деполяризации , либо гиперполяризации . Первоначально обнаруженные в клетках, составляющих сетчатку глаза, каналы CNG были обнаружены во многих различных типах клеток как в животном, так и в растительном царстве . Каналы CNG имеют очень сложную структуру с различными субъединицами и доменами , которые играют решающую роль в их функционировании. Каналы CNG играют важную роль в функционировании различных сенсорных путей, включая зрение и обоняние , а также в других ключевых клеточных функциях, таких как высвобождение гормонов и хемотаксис . Каналы CNG также обнаружены у прокариот , включая многих спирохет , хотя их точная роль в физиологии бактерий остается неизвестной.
Открытие каналов CNG связано с открытием внутриклеточных мессенджеров, ответственных за посредничество в ответах в ретинальных фоторецепторах . До их открытия считалось, что циклические нуклеотиды играют роль в фосфорилировании . В 1985 году было обнаружено, что цГМФ способен напрямую активировать светозависимый ответ стержневых ионных каналов , изучая адаптированную к свету сетчатку лягушек. [1] Каналы CNG также были обнаружены в колбочках фоторецепторов, хемочувствительных ресничках обонятельных сенсорных нейронов и шишковидной железе . После идентификации аминокислот из очищенных белков были проведены клонирование и функциональная экспрессия каналов CNG. Молекулярное клонирование позволило обнаружить подобные каналы во многих других тканях. [2] [3] В 2000 году ученые провели исследования с использованием мышиной сетчатки и молекулярного клонирования, чтобы найти новую субъединицу канала, CNG6. [4]
Каналы CNG выполняют важные функции в передаче сигнала в ретинальных фоторецепторах и обонятельных рецепторных нейронах . Они напрямую активируются циклическими нуклеотидами, и для активации каждого канала необходимо около 4 циклических нуклеотидов. Каналы CNG неселективны и позволяют многим щелочным ионам поступать в клетку или из нее, экспрессирующую каналы CNG на своей мембране. Этот поток ионов может привести либо к деполяризации , либо к гиперполяризации . Каналы CNG могут активироваться исключительно цАМФ или цГМФ , а иногда и комбинацией обоих цНМП, и некоторые каналы более селективны, чем другие. Несмотря на то, что активность этих каналов показывает небольшую зависимость от напряжения, они все еще считаются зависимыми от напряжения каналами. Кальций , кальмодулин и фосфорилирование модулируют открытие каналов CNG. [3]
Основная роль каналов CNG заключается в сенсорной трансдукции в различных тканях. Многие исследования показали наличие каналов CNG в палочковых и колбочковых фоторецепторах, а также они были обнаружены в мозге , сердце , почках и гонадах . [3]
Гомологи каналов CNG в Caenorhabditis elegans , Drosophila melanogaster и Limulus polyphemus имеют неизвестные функции. Исследования показали, что гомологи в C. elegans могут иметь функции в хемосенсорике . [3]
Цветовая слепота и дегенерация сетчатки возникают, когда каналы CNG имеют мутации. Мутации, в частности, в субъединицах A и B приводят к полной и неполной ахроматопсии . [3]
Канал CNG состоит из четырех субъединиц вокруг центральной поры . Каждая белковая субъединица состоит из 6 трансмембранных сегментов (S1-S6), P-петли , внутриклеточной аминоконцевой области и карбоксильно-концевой области. P-петля и сегменты S6 вокруг поры, которая играет роль в ионной проводимости. В карбоксильном конце есть домен связывания циклических нуклеотидов (CNBD) и область соединения с сегментом S6. В аминоконце есть пост-CNDB-область . [5]
Циклические нуклеотид-зависимые каналы альфа-субъединиц включают
Бета-субъединицы циклических нуклеотид-управляемых каналов включают:
Структура поры похожа на структуру других ионных каналов, содержащих P-петли. P-петля входит в мембрану поры с внеклеточной стороны и выходит на внутриклеточную сторону. P-петля входит как альфа-спираль и существует как развернутая нить. Спирали, которые покрывают внутреннюю мембрану , выстилают канал. Они также образуют пучок из 6 спиралей , который обозначает вход. Чтобы открыть пору, во внутреннем пучке из 6 спиралей должно произойти конформационное изменение . [5]
Циклический нуклеотидсвязывающий домен — это внутриклеточный домен, расположенный в области С-конца и имеющий последовательность, схожую с последовательностью других циклических нуклеотидсвязывающих белков. Считается, что домен состоит из β-складчатого слоя и двух α-спиралей . β-складчатый слой состоит из восьми антипараллельных нитей. α-спирали называются спиралями B и C. Лиганд изначально связывается с β-складчатым слоем и посредством аллостерической регуляции вызывает движение α-спирали к β-складчатому слою. α-спираль является гибкой в закрытых каналах. Когда α-спираль субъединицы CNGA1 находится в непосредственной близости от другой α-спирали, они образуют межсубъединичные дисульфидные связи . Это происходит в основном в закрытых каналах, ингибируя движение α-спирали к β-складчатому слою. Когда лиганд связывается с β-складчатым слоем, этот связанный циклический нуклеотид стабилизирует движение α-спирали по направлению к β-складчатому слою в каждой субъединице, оттягивая α-спирали друг от друга. [5] [6]
C-линкер — это область, которая соединяет CNBD с сегментом S6. Область C-линкера способствует контакту между субъединицами канала, а также способствует тетрамеризации, образованию тетрамеров . Существует много остатков , которые играют роль в модуляции каналов CNG. В этом процессе используются такие металлы, как никель , цинк , медь и магний . Область C-линкера участвует в сопряжении связывания лиганда с открытием поры. Область C-линкера образует дисульфидные связи с N-концевыми областями. Дисульфидные связи изменяют функцию канала, поэтому они, скорее всего, лежат близко к третичной структуре . Дисульфидные связи уменьшают свободную энергию открытого состояния по сравнению с закрытым состоянием. Специфический остаток цистеина C481 в области C-линкера расположен всего в нескольких аминокислотах от домена связывания . В закрытом состоянии C481 нереактивен; C481 должен претерпеть конформационное изменение , чтобы он был доступен для открытия канала. Дисульфидные связи образуются между соседними субъединицами и C481. Одновременно на N-конце области C-линкера находится остаток цистеина C35 , который может достигать двух остатков C481, создавая благоприятную дисульфидную связь по сравнению со связью C481-C481. [5] [6]
Спонтанное образование дисульфидных связей зависит от состояния, что подразумевает, что конформационное изменение в спиральном пучке связано с канальным гейтингом. Когда ионные каналы CNG закрыты, цитоплазматические концы спиралей S6 находятся в непосредственной близости друг от друга. Небольшие катионы способны перемещаться через отверстие, что подразумевает, что гейт находится за спиральным пучком и что спирали S6 связаны с конформационными изменениями в фильтре селективности. [6]
Область P образует петлю, петлю поры, соединяющую области S5 и S6, которые простираются до центральной оси канала. Ионные свойства определяются остатками в петле между трансмембранными сегментами S5 и S6. Область P диктует ионную селективность ионного канала, управляемого циклическими нуклеотидами, которая также определяет диаметр пор каналов CNG. Область P функционирует как канальный затвор, поскольку он предотвращает проникновение ионов в закрытом состоянии. Поре могут препятствовать небольшие конформационные изменения в этой области. Область P действует как фильтр ионной селективности, который изменяет структуру в открытой конформации. В открытом состоянии четыре идентичных субъединицы вносят вклад в одну область P-петли, которая образует фильтр селективности. [6]
У позвоночных семейство генов каналов CNG состоит из шести членов и относится к более крупной группе потенциал-зависимых ионных каналов. Эти гены делятся на основе сходства последовательностей на два подтипа CNGA и CNGB. [7] Каналы CNG состоят из альфа-субъединицы, известной как CNGA1, и бета-субъединицы CNGB1. Одним из аспектов альфа-субъединицы является то, что она способна самостоятельно формировать функциональный канал, называемый гомотетрамерным каналом. Этот гомотетрамерный канал может представлять научный интерес, поскольку его можно использовать для дальнейшего изучения природы связывания лиганда и селективности конкретного интересующего канала. Дополнительные гены, кодирующие каналы CNG, были клонированы из Caenorhabditis elegans и Drosophila melanogaster . Субъединица канала CNG CNGA1 , ранее называемая субъединицей стержня α, была выражена в фоторецепторах стержней и продуцировала функциональные каналы, которые были открыты цГМФ при внешней экспрессии либо в ооцитах Xenopus , либо в линии клеток эмбриональной почки человека ( HEK293 ). У людей мутировавшие гены CNGA1 приводят к аутосомно-рецессивной форме пигментного ретинита , дегенеративной форме слепоты. CNGB1 , ранее называемая субъединицей стержня β, является второй субъединицей канала стержня. В отличие от CNGA1, субъединицы CNGB1, экспрессируемые по отдельности, не продуцируют функциональные каналы CNG, но коэкспрессия субъединиц CNGA1 и CNGB1 продуцирует гетеромерные каналы с модуляцией, проницаемостью , фармакологией и специфичностью циклических нуклеотидов, сопоставимыми с таковыми у нативных каналов. [8]
Каналы CNG образуют тетрамеры , и недавние исследования показывают, что нативные каналы палочек состоят из трех субъединиц CNGA1 и одной субъединицы CNGB1. Субъединицы CNGA3 , ранее называвшиеся субъединицами колбочек α, образуют функциональные каналы, когда их экспрессия происходит экзогенно. С другой стороны, CNGB3 , ранее называвшийся субъединицей колбочек β, не делает этого. Мутации в человеческих CNGA3 и CNGB3 участвуют в полной ахроматопсии , которая является редким аутосомно-рецессивным наследственным и врожденным заболеванием, характеризующимся полной неспособностью различать цвета. [8]
CNGA2 , ранее называемый обонятельной α-субъединицей, CNGA4 , ранее называемый обонятельной β-субъединицей, и CnGB1b участвуют в передаче обонятельных сигналов в обонятельных сенсорных нейронах, для которых стехиометрия и расположение субъединиц неизвестны. [8]
У беспозвоночных субъединица канала CNG, называемая CNG-P1, была клонирована из D. melanogaster и экспрессируется в антеннах и зрительной системе, что указывает на то, что каналы CNG могут быть связаны с трансдукцией света у беспозвоночных. Вторая предполагаемая субъединица, подобная CNG, называемая CNGL, клонированная из D. melanogaster , как обнаружено, экспрессируется в мозге. Две субъединицы канала CNG, Tax-2 и Tax-4, были клонированы в C. elegans и отвечают за хемосенсорику, термосенсорику и нормальный рост аксонов некоторых сенсорных нейронов у C. elegans . [8]
Лиганд может быть помещен на дно полости из-за взаимодействий с кассетой связывания фосфата (PBC). Эта полость относится к области в CNBD, образованной β-роллом, двухпетлевой β-спиралью . Изменения, вызванные связыванием лиганда, происходят в α-спиралях (αA, αB и αC и спираль PBC). β-ролл претерпевает лишь небольшие изменения во время связывания. После того, как лиганд усажен, αB и αC спирали располагаются так, что они образуют колпачок над полостью. Как связывание влияет на спираль αA, пока неясно. [9]
Резкая концентрация между каналами CNG и концентрацией лиганда показывает, что необходимо по крайней мере два или три циклических нуклеотида. Считается, что второй лиганд необходим для перехода канала из закрытого в открытое состояние. Когда третий и четвертый лиганды связываются, открытое состояние канала стабилизируется. [9] У бактерий открытие каналов CNG является результатом некооперативного связывания. [9] При различных концентрациях лигандов возникают кооперативное связывание и некооперативное связывание для адаптации к этим различным средам. При низких концентрациях лиганда лиганд редко связывается кооперативно, поскольку кооперативное связывание при низких концентрациях ослабляет связь между каналом и лигандом, снижая чувствительность канала. [9]
Измеряя токи, активированные в вырезанных изнутри наружу мембранных участках при суперфузии с различными концентрациями лигандов , были изучены чувствительность к лигандам и селективность как эндогенно , так и экзогенно экспрессируемых каналов CNG. Все собственные каналы CNG реагируют как на цАМФ , так и на цГМФ , но для активации и открытия каналов необходимы меньшие концентрации цГМФ, чем цАМФ. Каналы CNG резко селективны между цГМФ и цАМФ в палочках и колбочках, тогда как в OSN каналы реагируют одинаково хорошо на оба лиганда. Каналы CNG, обнаруженные в OSN, гораздо более чувствительны как к цГМФ, так и к цАМФ, чем фоторецепторные каналы CNG. Исследования зависимости реакции от дозы показали, что активация канала в значительной степени зависит от концентрации цГМФ; несколько молекул цГМФ связываются с каналом кооперативным образом. Поскольку каждая субъединица содержит один сайт связывания цНМП, а гомомерные и гетеромерные каналы, скорее всего, образуют тетрамерный комплекс, с каналом могут связываться максимум четыре молекулы лиганда. Селективность может быть достигнута путем дифференциального контроля сродства к связыванию лиганда, эффективности гейтинга или комбинации того и другого. Сродство связывания означает, насколько прочно циклические нуклеотиды связываются с каналом. Эффективность относится к способности лиганда активировать и открывать канал после связывания. Хотя эти процессы полезны для понимания селективности, они неразрывно связаны друг с другом, и их очень трудно экспериментально отделить друг от друга. [3]
Каналы CNG не различают ионы Na + и K + , а также пропускают Ca 2+ и Mg 2+ , хотя и с меньшей скоростью. Прохождение этих двухвалентных ионов ингибирует ток, переносимый Na + и K + . Было обнаружено, что высококонсервативный остаток глутаминовой кислоты в селективном фильтре каналов CNG образует сайт связывания с высоким сродством для Ca 2+ . Более того, бактериальный неселективный катионный канал, называемый каналом NaK , содержит последовательность селективного фильтра, похожую на последовательность каналов CNG. В кристаллической структуре канала NaK был идентифицирован дискретный сайт связывания Ca 2+ во внеклеточном отверстии поры. [9]
Исследования показали дифференциальное ингибирование каналов CNG диацилглицерином (DAG) в ооцитах Xenopus . DAG может использоваться в качестве ингибитора закрытого состояния. Использование DAG для ингибирования гомомультимерных стержневых каналов или каналов, содержащих две или более идентичных пептидных цепей , было похоже на ингибирование нативных стержневых каналов. Использование DAG для ингибирования гомомультимерных обонятельных каналов было не таким эффективным, даже при высокой концентрации DAG. Для эффективного ингибирования канала требуется более одной молекулы DAG. Молекулы DAG позиционируют себя для стабилизации закрытого состояния канала CNG, связываясь с каналом или изменяя взаимодействие между липидным бислоем клеточной мембраны и каналом. Исследования с химерными стержневыми и обонятельными каналами показывают, что различия в ингибировании DAG обусловлены различиями в прикрепленной петле трансмембранного сегмента . [10]
При отсутствии света цГМФ связывается с каналами CNG в фоторецепторах. Это связывание приводит к открытию каналов, что позволяет ионам натрия (Na + ) и кальция (Ca2 + ) поступать в клетку, вызывая деполяризацию внешнего сегмента фоторецептора . Этот деполяризующий поток ионов известен как темновой ток . Когда сетчатка глаза обнаруживает свет, происходит реакция, известная как каскад фототрансдукции. Это путь передачи сигнала , который приводит к активации фермента фосфодиэстеразы , который гидролизует цГМФ в 5'-ГМФ, снижая концентрацию цГМФ. При отсутствии цГМФ каналы CNG в фоторецепторах закрываются, предотвращая поток вышеупомянутого темнового тока. Это, в свою очередь, вызывает гиперполяризацию внешнего сегмента фоторецептора, предотвращая распространение потенциала действия и высвобождение глутамата . [3] [5] Исследования показали, что чрезмерная активация цГМФ-зависимых CNG-каналов в фоторецепторах может привести к их дегенерации. Если CNG-каналы на фоторецепторе постоянно активируются, поток ионов Ca 2+ и Na + во внешний сегмент фоторецептора увеличится, так что он деполяризуется за пределами темнового тока. Через петлю положительной обратной связи это затем увеличит ток Ca 2+ в клетку. Высокая концентрация Ca 2+ в клетке фоторецептора приведет к ее запрограммированной смерти или апоптозу . [11]
Пигментный ретинит (РП) — генетическое заболевание, при котором у пациентов наблюдается дегенерация палочковых и колбочковых фоторецепторов. Потеря зрения начинается с периферического зрения пациента и прогрессирует до центрального поля зрения , в результате чего пациент слепнет к среднему возрасту.
Около 1% пациентов с RP имеют мутации в альфа-субъединице cGMP . Было идентифицировано восемь мутаций: четыре — бессмысленные мутации , одна — делеция , которая включает большую часть транскрипционной единицы. Остальные три — миссенс-мутации и мутации со сдвигом рамки считывания , которые приводят к укорочению аминокислотной последовательности в C-конце. До сих пор неизвестно, почему отсутствие катионных каналов, управляемых cGMP, вызывает деградацию фоторецепторов. Мутации, вызывающие RP, также были обнаружены в гене родопсина и в альфа- и бета-субъединицах фосфодиэстеразы стержня , которые кодируют каскады фототрансдукции стержня . Мутация этих субъединиц косвенно нарушает функцию канала, управляемого стержнем cGMP, что подразумевает, что существует общий механизм деградации фоторецепторов. [12]
В нервной системе, сердце и некоторых внутренних органах клетки содержат циклические нуклеотид-зависимые каналы, которые определяют ритм органа. Эти каналы, формально называемые гиперполяризационно-активируемыми циклическими нуклеотид-зависимыми каналами ( каналы HCN ), также называются «каналами водителя ритма» из-за этой критической функции. Как следует из их названия, они открыты в условиях гиперполяризации и закрыты во время деполяризации. Значение этого в синоатриальном узле (и, в качестве резерва, в атриовентрикулярном узле ) заключается в том, что по мере того, как сердце перезагружается или гиперполяризуется после каждого удара, каналы HCN открываются, позволяя положительным ионам устремляться в клетку (так называемый забавный ток ), вызывая еще одно событие деполяризации и последующее сердечное сокращение. Это дает сердцу его автоматизм. Первичный циклический нуклеотид, работающий совместно с каналом HCN, — это цАМФ. [13]
Почти все реакции на одоранты в обонятельных сенсорных нейронах (OSN) обеспечиваются каналами CNG. Когда одорант связывается со своим специфическим рецептором в хемочувствительной мембране ресничек , он активирует белок G , который вызывает нисходящую реакцию, активирующую фермент аденилатциклазу (AC). Этот фермент отвечает за увеличение концентрации цАМФ в OSN. цАМФ связывается с каналами CNG в мембране OSN, открывая их и делая клетку высокопроницаемой для Ca 2+ . Ионы кальция поступают в клетку, вызывая деполяризацию . Как и во всех других типах клеток, каналы CNG в OSN также позволяют Na + поступать в клетку. Кроме того, повышенная концентрация Ca 2+ внутри клетки активирует каналы Ca 2+ -зависимого хлорида (Cl − ) , что заставляет внутриклеточные ионы Cl − также вытекать из клетки, усиливая событие деполяризации. Эта деполяризация стимулирует потенциал действия , который в конечном итоге сигнализирует о приеме одоранта. В дополнение к ионным каналам, управляемым цАМФ, небольшая подгруппа OSN также имеет цГМФ-селективные каналы CNG, которые содержат субъединицу CNGA3. [3]
цАМФ и цГМФ опосредуют несколько клеточных реакций, таких как акросомальный экзоцитоз , или слияние мужской спермы с женской яйцеклеткой , и хемотаксис . У вида морских ежей Strongylocentrotus purpuratus изучался speract, короткий пептид . Speract активирует гуанилатциклазу (GC) рецепторного типа и стимулирует повышение внутриклеточной концентрации цГМФ. Speract также увеличивает концентрацию кальция . Хотя до сих пор не установлено прямой причинно-следственной связи, ранее упомянутые наблюдения предполагают, что цГМФ активирует кальциевую проводимость . Каналы CNG являются основными кандидатами на путь входа кальция из-за их высокой проницаемости для кальция. Каналы CNG еще предстоит обнаружить с помощью скрининга гомологии. У млекопитающих экспрессируются субъединицы тестикулярных каналов CNG A3, B1 и B3 . Гетерологичная экспрессия субъединицы A3 была клонирована из яичек и создала каналы, которые были чувствительны и селективны к цГМФ. Возможно, что эти каналы участвуют в стимулированном цГМФ потоке кальция в сперму . Однако более обширная характеристика канала не была выполнена из-за низкой успешности обнаружения активности канала. Поскольку мыши с нокаутом субъединицы A3 фертильны , каналы CNG могут быть вовлечены в некоторую форму контроля подвижности и даже в хемотаксическое плавательное поведение или в акросомальный экзоцитоз. Однако рецепторный тип GC в сперме млекопитающих еще не идентифицирован. Сперма мышей экспрессирует другие каналы, такие как CatSper1 . Мужская стерильность может быть достигнута путем нарушения гена CatSper1; кроме того, вызванный цАМФ приток кальция отменяется у мутантных мышей. Хотя CatSper нужны дополнительные субъединицы, чтобы стать функциональными, они не связаны с каналами CNG, поскольку у CatSper отсутствует сайт связывания цАМФ/цГМФ. Возможно, что субъединицы CNG и CatSper собираются, образуя проницаемые для кальция и чувствительные к циклическим нуклеотидам ионные каналы. [3]
Каналы, чувствительные к цГМФ, были проанализированы в мозговом веществе почек , в частности в клетках собирательных трубочек , которые влияют на баланс электролитов и жидкости в организме . Активность каналов CNG контролируется взаимодействием между цГМФ-зависимой протеинкиназой и белком G1 из-за участия цГМФ в механизмах фосфорилирования . В клетках внутреннего собирательного трубочка мозгового вещества каналы CNG демонстрируют селективность катионов, проводимость, проницаемость кальция и фармакологию, очень похожую на ионные каналы, управляемые циклическими нуклеотидами. Стимулятор , предсердный натрийуретический фактор (ANF), увеличивает выработку цГМФ в почках, что повышает функцию клубочков за счет комбинации расслабления и сокращения артериол . [14] Различия между ретинальной и почечной кДНК были связаны с функциональными различиями между каналами CNG в этих двух тканях. [3]
Была идентифицирована субъединица ионных каналов CNG A2, A4 и B1 в нейрональной клеточной линии, которая секретирует гонадотропин-рилизинг-гормон (GrH) . Три субъединицы составляют каналы CNG на хемочувствительных ресничках OSN. При высоком внеклеточном кальции удельная проводимость каналов CNG в стержнях и OSN значительно меньше, чем измеренная в нейрональной линии. Кажется сомнительным, что каналы CNG создадут большую удельную проводимость. [3]
Каналы ионов CNG в растениях по аминокислотной последовательности и структуре похожи на неселективные катионные каналы CNG у животных, а также на каналы семейства трансмембранных K + -селективных шейкеров . Однако существуют радикальные различия, которые наблюдаются исключительно в каналах CNG растений. В аминокислотной последовательности пор в каналах CNG растений отсутствует фильтр селективности, обнаруженный в каналах CNG животных, а также отсутствует мотив глицин - тирозин - глицин - аспартат (GYGD) в последовательности фильтра селективности K + . Другие различия в последовательностях наблюдаются в каналах CNG растений, особенно в домене связывания циклических нуклеотидов (CNBD). Обнаружено, что у растений домен связывания кальмодулина (CaMBD) перекрывает α-спираль C в CNBD каналов CNG. У животных CaMBD расположены далеко от CNBD. [15] Каналы CNG играют большую роль в иммунитете растений и реакции на патогены или внешние инфекционные агенты. Они также участвуют в апоптозе у растений. Считается, что ионные каналы CNG также участвуют в развитии пыльцы у растений, однако их точная роль в этом механизме до сих пор неизвестна. [15]
В отличие от животных CNG-каналов, растительные CNG-каналы не были тщательно проанализированы с точки зрения биохимии их структуры. [15]
Ионные каналы CNG имеют высокую степень последовательности и структурного сходства с каналами CNG млекопитающих. [16] Как и в случае с каналами CNG млекопитающих, связывание циклических нуклеотидов с CNBD, как было показано, регулирует активность канала и изменяет конформационное состояние канала. [16] [17] Поскольку эти каналы были только недавно идентифицированы у видов спирохет и лептоспир , [16] их точная физиологическая функция остается неизвестной в этих организмах. В сочетании с фотоактивируемыми аденилатциклазами они использовались в качестве оптогенетических инструментов для ингибирования генерации потенциала действия в нейронах. [18]
Исследователи ответили на многие важные вопросы, касающиеся функций ионных каналов CNG в зрении и обонянии . В других физиологических областях роль каналов CNG менее определена. С развитием технологий теперь существует больше возможностей для понимания этих механизмов. [3]
Поскольку оксид азота (NO) участвует в стимуляции синтеза цГМФ, проводятся дальнейшие исследования для понимания физиологического взаимодействия NO с каналами CNG, в частности, в ковалентной модификации каналов CNG в OSN. [3]
Ученые добавляют к механизму, задействованному во взаимодействии участков связывания и интерфейсов субъединиц. Это может отсутствовать в некооперативных каналах CNG. Также возможно, что участок связывания и ворота прикреплены к одной субъединице. Для того чтобы развить эти идеи, двойной электрон-электронный резонанс (DEER) и методы быстрой фиксации могут показать эти механистические движения. [9]
Исследование 2007 года предполагает, что из-за разнообразных и сложных регуляторных свойств в дополнение к большому количеству каналов CNG в растениях, следует провести междисциплинарное исследование для изучения каналов CNG растений. [15] Другое исследование, проведенное в марте 2011 года, признает недавние данные обратной генетики, которые были полезны для дальнейшего понимания каналов CNG в растениях, а также предполагает, что необходимо провести дополнительные исследования для определения факторов восходящего и нисходящего потока в опосредованной CNGC передаче сигнала в растениях. [19]
Ученые размышляют о том, связывается ли DAG напрямую с каналом CNG во время ингибирования. Возможно, что DAG может встраиваться в трансмембранные домены в канале. Также возможно, что DAG встраивается в интерфейс между каналом и бислоем. Молекулярный механизм ингибирования DAG до сих пор полностью не изучен. [10]