Биофизические характеристики ENaC

ENaC являются высокоселективными каналами. Проводимость ENaC для Na+ и Li+ в 100−1000 раз выше, чем для K+. ENaC дикого типа абсолютно непроницаемы для более крупных одновалентных катионов (Cs+, Rb+) и для всех двухвалентных катионов (Palmer L.G. et al., 1982). По-видимому, в связи с меньшими размерами катионов Li+ проводимость ENaC для них выше, чем для Na+ в 1.3−2 раза в зависимости от типа канала и температуры (Kellenberger S. et al., 1999). Диаметр селективного фильтра ENaC дикого типа составляет 1,9−2,7 Е (Kellenberger S. et al., 2001). Проводимость ENaC для Na+ при концентрациях Na+ >100 мМ и комнатной температуре составляет примерно 4−5 пС, в зависимости от типа ENaC и около 9 пС при 37° С (Garty H., Palmer L.G., 1997).

На сегодняшний день выделено несколько типов ENaC. Они различаются по таким характеристикам как: чувствительность к амилориду, селективность, проводимость. Na±каналы, экспрессирующиеся в дистальных сегментах нефрона млекопитающих и в эпителии кожи и мочевого пузыря амфибий, относятся к типу высоко-селективных или Н-типу ENaC (Garty H., Palmer L.G., 1997; Kellenberger S., Schild L., 2002). Каналы Н-типа ENaC обладают очень высокой чувствительностью к амилориду и максимальной среди ENaC селективностью для катионов Na+ в сотношении к катионам K+ (Benos D.J. et al., 1995; Garty H., Palmer L.G., 1997; Kellenberger S., Schild L., 2002). Проницаемость ENaC каналов Н-типа для ионов Li+ примерно в полтора раза выше, чем для ионов Na+ (Garty H., Palmer L.G., 1997). Помимо этого высокоселективные Na±каналы обладают самой медленной кинетикой среди всех типов ENaC (Garty H., Palmer L.G., 1997). Средняя длительность открытого и закрытого состояния канала составляет (при комнатной температуре) 0,5 — 5 с (Garty H., Palmer L.G., 1997; Kellenberger S., Schild L., 2002, Мельницкая А. В. и др., 2006).

ENaC блокируются пиразинкарбоксиамидом — амилоридом в микромолярной концентрации (Bentley P.J., 1968; Benos D.J. et al., 1976) (Рис. 11). Амилорид был разработан в 1960;х годах, как K±сберегающий диуретик (Baer J.E. et al., 1967). Блокирование ENaC амилоридом является потенциал-зависимым и усиливается при гиперполяризации мембраны (Palmer L.G., 1984; Garty H., Palmer L.G., 1997). Было установлено, что мутации в бSer583, вGly525 и гGly537 снижают чувствительность ENaC к амилориду. Также было показано, что снижение чувствительтности к амилориду зависит от того, в какой субъединице происходит мутация и какая аминокислотная замена происходит (Schild L. et al., 1997; Kashlan O.B. et al., 2005). С помощью полии моноклональных антител к амилориду в CRD I была обнаружена последовательность WYRFHY, мутации в которой приводили к уменьшению амилорид-чувствительности (Kieber-Emmons T. et al., 1995; Li X.J. et al., 1995). Однако роль данного участка в блокировании канала не ясна.

ENaC обладают саморегуляцией. Катионы Na+ ингибируют ENaC двумя путями. Во-первых, так называемое, Na±ингибирование обратной связи. Данный процесс вызывается ростом внутриклеточной концентрации Na+ и приводит к уменьшению активности ENaC. Такая инактивация развивается в течение нескольких минут и связанa с уменьшением числа активных каналов на поверхности клеток и уменьшением вероятности открытого состояния канала (Frindt G. et al., 1993, 1995; Anantharam A. et al., 2006). Во-вторых, Na±самоингибирование, вызывающее быстрое снижение активности ENaC после роста концентрации катионов Na+ во внеклеточной среде (Chalfant M.L. et al., 1999; Horisberger J.D., Chraпbi A., 2004; Bize V., Horisberger J.D., 2007). Данные процессы направлены на уменьшение входа Na+ на одном участке, с целью оптимального поглащения вдоль всего дистального нефрона (Kellenberger S., Schild L., 2015).

Недавно было показано, что анионы Clингибирует ENaC. Анионы Clингибируют ENaC за счет уменьшения вероятности открытого состояния канала. При этом Brи Iингибируют ENaC аналогично Cl-, а Fи более крупные фосфаты и сульфаты ингибируют ENaC очень слабо (Collier D.M., Snyder P.M., 2009, 2010).

Ввиду структурной общности и нахождению в одном суперсемействе с дегенеринами, было предположено, что ENaC обладают механочувствительностью. Данное предположение было подтверждено экспериментами. Считается, что на активацию ENaC влияет поток жидкости, каким-то образом изменяющий конфигурацию экстраклеточных доменов. Полагается, что с механочувствительностью каким-то образом связаны CRD-домены (Tavernarakis N., Driscoll M., 2000; Kellenberger S., Schild L., 2002; Carattino M.D. et al., 2003) (Рис. 12). Обнаружена экспрессия ви г-субъединиц ENaC в механо-чувствительных нейронах, а также установленно, что амилорид и бензамил (блокаторы ENaC) препятствуют передаче механического стимула в барорецепторных нейронах (Drummond H.A. et al., 2001). Отсутствие экспрессии б-субъединицы, позволяет предположить, что активный канал в нейрональных клетках не образуется, однако остальных двух субъединиц, возможно, достаточно для выполнения роли механозависимых сенсоров (Вачугова Д.В., Морачевская Е. А., 2009).

Рис. 11. Блокаторы ENaC. А — амилорид (3,5-диамино-N-(аминоиминометил)-6-хлорпиразинкарбоксамид). Б — метил изобутил амилорид. В — диметил амилорид. Г — бензамил. Д — 5-(N-этил-N-изопропил)-амилорид. (Модифицировано из Мельницкая и др., 2006)

Рис. 12. Возможная модель механочувствительности ENaC. Внеклеточные петли спокойно находятся с внешней стороны клеточной мембраны (слева). Реакция на изменения скорости и давления внеклеточной жилкости. (Модифицировано из Вачугова, Морачевская, 2009)