4 декабря 2013

Сигнальная функция углекислого газа

Новое исследование позволило точно определить, каким образом организм измеряет количество углекислого газа, и предположить, что он является не просто побочным продуктом метаболизма, а играет в организме важную роль биологической сигнальной молекулы.

Исследователи под руководством профессора Ника Дэйла из Школы медико-биологических наук Уорикского университета показали, что организм воспринимает углекислый газ непосредственно при помощи белка коннексина 26, который действует в качестве рецептора этого газа. Белок коннексин 26 больше известен благодаря тому, что он формирует прямой канал сообщения между клетками. Новая работа ученых свидетельствует о наличии у этого белка неожиданной функции рецептора углекислого газа.

Исследование демонстрирует на молекулярном уровне, как именно коннексин 26 взаимодействует с углекислым газом. Полученные данные, таким образом, позволяют причислить углекислый газ к списку газообразных сигнальных молекул, таких как оксид азота, моноокись углерода и сероводород, которые, как уже известно, активны в организме млекопитающих.

Учитывая, что коннексин 26 находится во многих тканях и органах (и его мутации являются, к примеру, самой распространенной причиной глухоты), полученные данные могут иметь далеко идущие последствия, так как они открывают доступ к потенциальным новым путям контролирования физиологических процессов, таких как циркуляция крови, дыхание, слух, репродукция и рождение.

Углекислый газ – это побочный продукт метаболизма в клетках.

Растворенный углекислый газ может соединяться с водой и повышать кислотность крови. Так как млекопитающие продуцируют углекислый газ очень быстро, жизненно важно, чтобы их организм мог измерять его уровни с тем, чтобы регулировать скорость дыхания и выдыхать избыток углекислого газа и, таким образом, поддерживать уровни pH крови в тех узких пределах, которые совместимы с жизнью.

До сегодняшнего дня считалось, что регуляция организмом уровней кислотности крови инициируется измерением уровней pH крови. Однако новые данные, полученные учеными из Уорикского университета, указывают на то, что организм может воспринимать непосредственно уровни углекислого газа при помощи коннексина 26. Профессор Ник Дэйл говорит: «Углекислый газ – это неизбежный побочный продукт нашей метаболической системы – человек и другие млекопитающие продуцируют огромные его количества каждый день».

«Самым волнующим результатом нашего исследования является то, что углекислый газ – это нечто большее, чем просто побочный продукт: он способен напрямую передавать сигнальную физиологическую информацию, и наша работа демонстрирует механизм, при помощи которого коннексин 26 осуществляет этот процесс».

«Так как коннексин 26 присутствует во многих тканях и органах, например в головном мозге, коже, внутреннем ухе, печени и матке во время беременности, это открытие должно ознаменовать переоценку сигнального потенциала углекислого газа в различных процессах, таких как контролирование циркуляции крови, дыхания, слушания, репродукции и рождения».

Белок коннексин 26 состоит из шести идентичных субъединиц. Углекислый газ создает химическую связь с боковой цепью определенной аминокислоты. Эта модифицированная боковая цепь становится способной к формированию моста с аминокислотой с близкой ориентацией в соседней субъединице. Всего шесть молекул углекислого газа могут связываться с коннексином, чтобы сформировать шесть мостов между его субъединицами. Эти мосты заставляют коннексин 26 изменять свою структуру, тем самым сигнализируя о наличии и концентрации углекислого газа.

Источник: sciencedaily.com
Фото: blog.heartland.org

Далее по теме: