Рианодин-чувствительный канал клеток впервые застали в действии

Рианодиновый рецептор 1-го типа (RyR1) — изоформа олигомера, которая обеспечивает сокращение скелетных мышц за счет прямого электромеханического сопряжения. Предполагается, что активация RyR1-каналов — они расположены в саркоплазматическом ретикулуме — происходит в результате смещения мембранного потенциала клетки в ответ на нейронный сигнал. Затем ворота каналов открываются, и в клетку высвобождается кальций, провоцируя сокращение мышц. RyRs были визуализированы в 1988 году.

В 2014 году исследователи из Колумбийского университета в эксперименте на кроликах первыми реконструировали трехмерную структуру RyR1-канала, находящегося в неактивном состоянии. Сочетая криоэлектронную микроскопию с компьютерным моделированием, авторы впервые детализировали ядерные поры, связанные в том числе с RyR1, и определили локализацию всех внутриклеточных доменов. В новой работе команда создала трехмерную модель RyR1-канала в преддверии и во время его активации.

По итогам анализа ученые обнаружили, что регуляция RyR1 происходит благодаря параллельному связыванию трех активирующих лигандов — Ca2+, аденозинтрифосфата (АТФ) и кофеина — с карбоксильным концом (C-концом). Связывание лигандов приводит к раскрытию воротного механизма, тогда как блокирует ядерные поры рианодин. Раскрытие ворот канала сопровождается масштабными изменениями во внутриклеточной жидкости. Подчеркивается, что для высвобождения кальция необходимо наличие всех указанных лигандов.

Полученные данные позволили авторам разработать препараты для восстановления поврежденных RyRs. Так, эксперименты на мышах показали, что препараты могут увеличить мышечную силу особей с возрастной мышечной атрофией, особей с мышечной дистрофией Дюшенна, а также с сердечной недостаточностью (за регуляцию сердечных сокращений отвечает RyR2). Уже в следующем году ученые намерены провести клинические испытания препарата, в частности на детях с мышечной дистрофией Дюшенна и центронуклеарной миопатией.