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乙酰胆碱受体通道中的单价和二价阳离子渗透。与结构相关的离子转运。

Monovalent and divalent cation permeation in acetylcholine receptor channels. Ion transport related to structure.

作者信息

Dani J A, Eisenman G

出版信息

J Gen Physiol. 1987 Jun;89(6):959-83. doi: 10.1085/jgp.89.6.959.

Abstract

Single channel patch-clamp techniques were used to study nicotinic acetylcholine receptors in cultured rat myotubes. The single channel conductance in pure cesium and sodium levels off at high concentrations, as if a binding site within the channel were saturating. The conductances at very low concentrations, however, are larger than predicted by the simplest one-site transport model fitted to the high-concentration data. At low concentrations, the current-voltage relations are inwardly rectifying, but they become more ohmic if a small amount of divalent cations is added externally. Magnesium and barium are good permeants that have rather high affinities for the channel. Upon adding low millimolar concentrations of these divalent cations externally to a membrane bathed in pure cesium, the inward current carried by cesium is decreased. As more divalent cations are added, the inward-going currents continued to decrease and the divalent cation replaces cesium as the main current carrier. The ion transport data are described by considering the size, shape, and possible net charge of the channel. In that way, even the complex features of transport are explained in a realistic physical framework. The results are consistent with the channel having long, wide, multiply occupied vestibules that serve as transition zones to the short, selective, singly occupied narrow region of the channel. A small amount of net negative charge within the pore could produce concentration-dependent potentials that provide a simple explanation for the more complicated aspects of the permeation properties.

摘要

采用单通道膜片钳技术研究培养的大鼠肌管中的烟碱型乙酰胆碱受体。在高浓度时,纯铯和钠中的单通道电导趋于平稳,就好像通道内的一个结合位点正在饱和。然而,在极低浓度下的电导比根据拟合高浓度数据的最简单单位点转运模型预测的要大。在低浓度时,电流-电压关系呈内向整流,但如果外部添加少量二价阳离子,它们会变得更接近欧姆定律。镁和钡是良好的通透离子,对通道具有相当高的亲和力。在外部向浸泡在纯铯中的膜添加低毫摩尔浓度的这些二价阳离子时,由铯携带的内向电流会降低。随着添加更多的二价阳离子,内向电流持续降低,二价阳离子取代铯成为主要的电流载体。通过考虑通道的大小、形状和可能的净电荷来描述离子转运数据。通过这种方式,即使是转运的复杂特征也能在一个现实的物理框架中得到解释。结果与通道具有长而宽、被多个占据的前庭相一致,这些前庭作为通向通道短而选择性的、单个占据的狭窄区域的过渡区。孔内少量的净负电荷可能产生浓度依赖性电位,这为渗透特性更复杂的方面提供了一个简单的解释。

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