Калий высоко сконцентрирован во всех клетках, и это – главный детерминант turgor давления. Слишком много калия и клетка могут разорвать из-за водного притока, слишком мало и клетка будет высыхать, поскольку вода уезжает.
Этот осмотический принцип используется также в продовольственном сохранении, соля или суша мясо, фрукты и овощи.Поскольку калий фактически непроницаем к клеточной мембране, транспортеры калия развились, который добьется его внедрения. В одноклеточных организмах механизмы, чтобы поддержать внутренние уровни калия очень отзывчивы из-за проблем, которые может представить собой колеблющаяся окружающая среда. Обычно, каналы калия создадут внутренний поток калия, который ведет электрохимический градиент.
Однако в окружающей среде с очень небольшим количеством существующего калия, этот потенциал не может поддержать внутренний поток, и активный транспорт через системы насоса калия быстро вступает во владение, чтобы непосредственно стимулировать поглощение калия.Механизм и структура этих систем насоса калия не хорошо поняты, и от анализа последовательности у них, кажется, есть элементы, принадлежащие и к каналам калия и к более классическим насосам натрия/калия, известным от животных. Это озадачивало исследователей в течение многих десятилетий, и многие почти даже сомневались относительно существования этих комплексов как функциональная единица.
Это, частично, из-за того, как транспорт ионов преподается в биологии как понятие ‘каналов против насосов’. Ионные каналы добиваются быстрого и пассивного ‘наклонного’ транспорта, в то время как ион качает промежуточный медленный и активный ‘идущий в гору’ транспорт против электрохимического градиента. Оба процесса относительно хорошо поняты и обычно juxtapositioned как совершенно другие предприятия.Канал и суперсемейства насоса создают активный транспорт ионов вместе
Результаты, изданные на этой неделе по своей природе, бросают вызов этому удобному разделению и обращаются к озадачивающему вопросу того, как насосы и каналы могли бы сотрудничать в комплексе. Впервые, совместное сотрудничество исследования между Орхусским университетом и Нью-Йоркским университетом визуализировало структуру транспортировки калия, где участники от канала и качают суперсемейства, объединенные в большом комплексе, чтобы создать активный транспорт. Одна ‘подобная насосу’ подъединица создает энергетический вход (подобный двигателю), в то время как ‘подобная каналу’ подъединица повторно ставилась целью, чтобы функционировать как активный перевозчик посредническая транспортировка калия против 10 000 градиентов сгиба.«Мне самая захватывающая часть этой целой вещи – то, что это – разрыв с коробками, нам обычно нравится вставлять наши биологические понятия», говорят член AIAS и доцент Бьорн Пэниелла Педерсен, часть малочисленной команды, которая издала результаты. «Это – еще один захватывающий пример, о котором природа не заботится о наших попытках понять его и классифицировать его.
Если эволюция может заставить его работать, это происходит».Результаты основываются на прочной основе предварительных знаний канала и качают функцию.
Понятие закрытых каналов было известно и изучалось в течение долгого времени, и действительно у большинства ионных каналов есть одни или несколько ворот как основная часть их физиологической функции. Точно так же молекулярный механизм позади функции насоса иона хорошо описан. С новыми результатами мы можем внезапно видеть, как ворота от подобной каналу подъединицы могут быть соединены к подобной насосу подъединице, которая может последовательно управлять их открытием и закрытием.
Это создает сильную связь между открытием/закрытием ворот, признанием/закреплением основания и энергетическими расходами. Это все признаки активного транспорта, известного от других систем насоса, но здесь они только работают, если все элементы комплекса вместе.«Это было одной из самых твердых, но также и самых полезных структур, у меня когда-либо было удовольствие того, чтобы продолжать работать.
Столько новых идей вышло из этого, и интерпретация результатов была сложна, как мы действительно должны были думать вне коробки», говорит Бьорн с усмешкой перед продолжением, «Дэвид [профессор Дэвид Стокс] был ключом к этому, поскольку он много лет работал над комплексом и имеет обширные знания запутанности системы. Это было истинным усилием команды, и мы продолжим наше сотрудничество к далее нашему знанию того, что делает это сложное тиканье, на основе идей, которые мы имеем теперь».