Sự đảo ngược tính chọn lọc điện tích trong các dòng biểu mô chọn lọc cation hoặc anion thông qua việc biểu hiện các claudin khác nhau

Các khớp chặt (TJ) điều chỉnh tính chọn lọc điện tích ion qua trung gian tế bào và độ dẫn điện trong các mô biểu mô và dòng tế bào. Các thuộc tính này khác nhau giữa các loại mô biểu mô, và bằng chứng gần đây cho thấy các claudin, một họ protein xuyên màng của TJ, là những yếu tố quan trọng quyết định cả hai đặc tính này. Để kiểm tra giả thuyết rằng mỗi claudin sẽ góp phần vào sự phân biệt điện tích của TJ, chúng tôi đã biểu hiện claudins-2, -4, -11 và -15 trong cả hai dòng tế bào Madin-Darby thận chó (MDCK) II chọn lọc cation và tế bào LLC-PK₁ chọn lọc anion, và xem xét sự thay đổi trong điện trở xuyên biểu mô (TER) và tính chọn lọc điện tích qua trung gian tế bào. Việc điều chỉnh biểu hiện và định vị đã được xác minh bằng phân tích immunoblot và kính hiển vi huỳnh quang, tương ứng. Biểu hiện của claudin-4 đã làm tăng TER ở cả hai dòng tế bào, trong khi ảnh hưởng của các claudin khác đến TER có sự biến thiên. Claudin-4 và -11 đã làm giảm tính thấm qua trung gian tế bào đối với Na⁺ trong các tế bào MDCK II, trong khi claudin-2 và -15 không có tác động. Ngược lại, trong các tế bào LLC-PK₁, claudin-2 và -15 đã làm tăng tính thấm đối với Na⁺, trong khi claudin-4 và -11 không có tác động. Chúng tôi kết luận rằng sự đóng góp của mỗi claudin được phát hiện một cách dễ dàng nhất khi nó đảo ngược hướng chọn lọc điện tích của lớp đơn. Các kết quả này phù hợp với mô hình mà trong đó các claudin ngoại lai tạo thêm các lỗ chân lông chọn lọc điện tích mới, dẫn đến hình thái sinh lý kết hợp các đóng góp nội tại và ngoại lai. Hơn nữa, có khả năng giải thích hướng chọn lọc điện tích mà từng claudin áp đặt dựa trên các hiệu ứng tĩnh điện của các axit amin mang điện trong các vòng ngoại bào đầu tiên của chúng.