Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự Giải Phóng ATP Qua Pannexin1 Cung Cấp Tín Hiệu Truyền Giữa Các Tế Bào Neuro2A
Tóm tắt
Pannexin1 (Panx1), một protein liên quan đến các protein nối điểm của động vật không xương sống, tạo ra các kênh không nối điểm mở ra dưới tác động của sự khử cực và phản ứng với sự kéo dãn cơ học cũng như kích thích thụ thể purinergic. Quan trọng là, ATP có thể được giải phóng qua các kênh Panx1, cung cấp một vai trò khả thi cho các kênh này trong việc truyền tín hiệu không qua bào quan. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã biểu hiện Panx1 của người và chuột ở dòng tế bào u nguyên bào thần kinh Neuro2A thiếu hụt khớp nối và khám phá đóng góp của các kênh Panx1 vào giao tiếp tế bào với tư cách là các vị trí giải phóng ATP. Các ghi chép điện sinh lý (patch clamp) từ các tế bào Neuro2A có transfect Panx1 đã cho thấy độ dẫn điện màng tăng lên vượt quá 0 mV khi áp dụng các độ dốc điện từ -60 đến +100 mV; ngưỡng tương quan với K+ ngoại bào, do đó ở nồng độ K+ 10 mM, các kênh bắt đầu mở ra ở -30 mV. Đánh giá giao tiếp tế bào bằng cách sử dụng các ghi chép toàn bộ tế bào song song từ các cặp tế bào cho thấy rằng việc kích hoạt dòng Panx1 ở một tế bào của cặp đã tạo ra một dòng điện đi vào ở tế bào thứ hai sau một độ trễ từ 10-20 giây. Phản ứng hoocmon đệm này đã được khuếch đại bởi một chất ức chế ATPase (ARL67156, 100 μM) và đã bị chặn bởi enzyme phân hủy ATP apyrase (6.7 U/ml), bởi chất đối kháng thụ thể P2 suramin (50 μM) và bởi chất chặn kênh Panx1 carbenoxolone. Những kết quả này cung cấp thêm bằng chứng cho thấy việc giải phóng ATP qua các kênh Panx1 có thể trung gian cho giao tiếp liên tế bào song phương không thông qua synap. Hơn nữa, việc tăng cường dòng điện bởi K+ cao cung cấp một cơ chế cho việc tăng cường giải phóng ATP trong các điều kiện bệnh lý.
Từ khóa
#Pannexin1 #ATP #Neuro2A #giao tiếp tế bào #kênh ion #điện sinh lý họcTài liệu tham khảo
Scemes E, Spray DC (2008) Connexin expression (gap junctions and hemichannels) in astrocytes. In: Parpura V, Haydon HG (eds) Astrocytes in pathophysiology of the nervous system. Springer Verlag, Berlin, pp 107–150
Spray DC, Ye ZC, Ransom BR (2006) Functional connexin “hemichannels” a critical appraisal. Glia 54:758–773
Barbe MT, Monyer H, Bruzzone R (2006) Cell-cell communication beyond connexins: the pannexin channels. Physiology 21:103–114
Bao L, Locovei S, Dahl G (2004) Pannexin membrane channels are mechanosensitive conduits for ATP. FEBS Lett 572:65–68
Pelegrin P, Surprenant A (2006) Pannexin-1 mediates large pore formation and interleukin-1 beta release by the ATP-gated P2X7 receptor. EMBO J 25:5071–5082
Locovei S, Scemes E, Qiu F, Spray DC, Dahl G (2007) Pannexin1 is part of the pore forming unit of the P2X7 receptor death complex. FEBS Lett 581:483–488
Locovei S, Wang J, Dahl G (2006) Activation of pannexin 1 channels by ATP through P2Y receptors and by cytoplasmic calcium. FEBS Lett 580:239–244
Huang YJ, Maruyama Y, Dvoryanchikov G, Pereira E, Chaudhari N, Roper SD (2007) The role of pannexin 1 hemichannels in ATP release and cell–cell communication in mouse taste buds. Proc Natl Acad Sci USA 104:6436–6441
Scemes E, Spray DC, Meda P (2009) Connexins, pannexins, innexins: novel roles of “hemi-channels”. Pflugers Arch 457:1207–1226
Scemes E, Suadicani SO, Dahl G, Spray DC (2007) Connexin and pannexin mediated cell–cell communication. Neuron Glia Biol 3(3):199–208
Silverman WR, de Rivero Vaccari SP, Locovei S, Qui F, Carlsson SK, Scemes E, Kean RW, Dahl G (2009) The Pannexin 1 channel activates the inflamassome in nomas and astrocytes. JBC 284:18143–18151
Iglesias R, Locovei S, Roque A, Alberto AP, Dahl G, Spray DC, Scemes E (2008) P2X7 receptor-pannexin1 complex: pharmacology and signaling. Am J Physiol Cell Physiol 295:752–760
Iglesias R, Dahl G, Qui F, Spray DC, Scemes E (2009) Pannexin1: the molecular substrate of astrocyte “hemichannels”. J Neurosci 29(21):7092–7097
Bruzzone R, Hormuzdi SG, Barbe MT, Herb A, Monyer H (2003) Pannexins, a family of gap junction proteins expressed in brain. Proc Natl Acad Sci USA 100:13644–13649
Ma W, Hui H, Pelegrin P, Surprenant A (2009) Pharmacological characterization of pannexin-1 currents expressed in mammalian cells. J Pharmacol Exp Ther 328(2):409–418
del Corsso C, Srinivas M, Urban-Maldonado M, Moreno AP, Fort AG, Fishman GI, Spray DC (2006) Transfection of mammalian cells with connexins and measurement of voltage sensitivity of their gap junctions. Nat Protoc 1:1799–1809
Prochnow N, Hoffmann S, Dermietzel R, Zoidl G, Replacement of a single cysteine in the fourth transmembrane domain of the zebrafish Panx1 alters hemichannel gating behavior. Exp Br Res (in press)
Coddou C, Yan Z, Obsil T, Huidobro-Toro JP, Stojilkovic SS (2011) Activation and regulation of purinergic P2X receptor channels. Pharmacol Rev 63(3):641–683
Lai CP, Beckberger JF, Thompson RJ, MacVicar BA, Bruzzone R, Naus CC (2007) Tumor-suppressive effects of pannexin in C6 glioma cells. Cancer Res 67:1545–1554
Qiu F, Dahl G (2009) A permeant regulating its permeation pore: inhibition of pannexin 1 channels by ATP. Am J Physiol Cell Physiol 296:C250–C255
Burnstock G (2008) Purinergic signaling and disorders of the central nervous system. Nat Rev Drug Discov 7:575–590
Lazarowski ER, Boucher RC, Harden TK (2003) Mechanisms of release of nucleotides and integration of their action as P2X- and P2Y-receptor activating molecules. Mol Pharmacol 64:785–795
Huang Y, Grinspan JB, Abrams CK, Scherer SS (2007) Pannexin1 is expressed by neurons and glia but does not form functional gap junctions. Glia 55:46–56
Ray A, Zoidl G, Wahle P, Dermietzel R (2006) Pannexin expression in the cerebellum. Cerebellum 5:189–192
Vogt A, Hormuzdi SG, Monyer H (2005) Pannexin1 and pannexin2 expression in the developing and mature rat brain. Brain Res Mol Brain Res 41:113–120
Guthrie PB, Knappenberger J, Segal M, Bennett MV, Charles AC, Kater SB (1999) ATP released from astrocytes mediates glial calcium waves. J Neurosci 19:520–528
Scemes E, Giaume C (2006) Astrocyte calcium waves: what they are and what they do. Glia 54:716–725
Contreras JE, Sánchez HA, Eugenin EA, Speidel D, Theis M, Willecke K, Bukauskas FF, Bennett MV, Sáez JC (2002) Metabolic inhibition induces opening of unapposed connexin43 gap junction hemichannels and reduces gap junctional communication in cortical astrocytes in culture. Proc Natl Acad Sci USA 99:495–500
Kang J, Kang N, Lovatt D, Torres A, Zhao Z, Lin J, Nedergaard M (2008) Connexin 43 hemichannels are permeable to ATP. J Neurosci 28:4702–4711
Romanov RA, Rogachevskaja OA, Bystrova MF, Jiang P, Margolskee RF, Kolesnikov SS (2007) Afferent neurotransmission mediated by hemichannels in mammalian taste cells. EMBO J 26:657–667
Stout CE, Costantin JL, Naus CC, Charles AC (2002) Intercellular calcium signaling in astrocytes via ATP release through connexin hemichannels. J Biol Chem 277:10482–10488
Thompson RJ, Jackson MF, Olah ME, Rungta RL, Hines DJ, Beazely MA, MacDonald JF, MacVicar BA (2008) Activation of pannexin-1 hemichannels augments aberrant bursting in the hippocampus. Science 322:1555–1559
Thompson RJ, Zhou N, MacVicar BA (2006) Ischemia opens neuronal gap junction hemichannels. Science 312:924–927
Matute C (2008) P2X7 receptors in oligodendrocytes: a novel target for neuroprotection. Mol Neurobiol 38:123–128
Zoidl G, Petrasch-Parwez E, Ray A, Meier C, Bunse S, Habbes HW, Dahl G, Dermietzel R (2007) Localization of the pannexin1 protein at postsynaptic sites in the cerebral cortex and hippocampus. Neuroscience 146:9–16