TRP-канали (Transient Receptor Potential channels, «канали транзієнтного (короткочасного) рецепторного потенціалу») — це група рецептор-керованих катіонних каналів, розташованих в основному у плазматичній мембрані багатьох типів клітин тварин і людини. Існує близько 28 типів TRP-каналів, які подібні між собою за будовою. Більшість із цих каналів є медіаторами різних відчуттів, таких як відчуття болю, спеки, тепла або холоду, різних видів смаку, тиску і зору. В організмі ссавців деякі TRP-канали, як вважається, слугують за мікроскопічні термометри і потрібні для розрізнення гарячого та холодного. Деякі TRP-канали активуються молекулами, знайденими в спеціях, а саме у часнику (аліцин), перці чилі (капсаїцин), васабі (алілізотіоціанат), інші активуються ментолом, камфорою, м'ятою та іншими охолоджуючими компонентами, треті активуються молекулами, знайденими в канабісі (тобто THC, CBD та CBN). Деякі діють як сенсори осмотичного тиску, об'єму, розтягнення й вібрації. Ці іонні канали мають відносно невибіркову проникність для катіонів, у тому числі для іонів натрію, кальцію та магнію.

Історія відкриття

Вперше TRP-канали були виявлені в мутантному штамі плодової мушки Drosophila. Спонтанна trp-мутація спричиняла генерацію недовготривалого (транзієнтного) потенціалу сітківки у відповідь на тривалий світловий стимул. Дослідження родини TRP почалися з клонування генів Drosophila, білок яких бере участь у зоровій функції та входить до складу фоторецепторів. Рецептор родопсину мушки, на відміну від хребетних, спряжений через Gq-білок із сигнальним каскадом гідролізу фосфоліпідів фосфоліпазою С (ФЛС-β), що веде до напрацювання двох вторинних посередників — діацилгліцеролу (ДАГ) та інозитолтрифосфату (ІФ3) і пов'язаного з цим збільшенням внутрішньоклітинної концентрації кальцію. Кінцевий продукт цього сигнального шляху — ІФ3 , який через взаємодію з ІФ3-рецепторами (ІР3-R) мембрани ендоплазматичного ретикулуму спричинює вивільнення депонованого кальцію. Отже, цей канал може активуватися, будучи ключовим компонентом молекулярної системи так званого депо-залежного входу кальцію (, SOCE). Пізніше TRP-канали були також виявлені й у хребетних, де вони експресуються повсюдно, в багатьох типах клітин і тканин.

Загальна будова TRP-каналів Більшість TRP-каналів складаються з 6 трансмембранних спіралей, так само, як і калієві канали, з внутрішньоклітинними N- і С-кінцями. Проте ці канали не є потенціалзалежними, тому що четверта трансмембранна спіраль не містить послідовність з позитивно заряджених амінокислотних залишків, що утворюють сенсор потенціалу в KV-каналів. TRP-канали активуються і регулюється за допомогою різноманітних стимулів і синтезуються майже в усіх системах організму.

Класифікація TRP-каналів ссавців

На основі гомології послідовностей TRP-канали об'єднані у сім підродин: TRPC (Canonical), TRPV (Vanilloid), TRPM (Melastatin), TRPA (Ankyrin), TRPP (Polycystin), TRPML (Mucolipin), TRPN (NOMP — No mechanopotential), причому в кожній з них, крім TRPN, ссавці мають своїх представників. Біоінформатичне сканування геномних баз даних вказує на те, що практично всі гени TRP-каналів ссавців на сьогодні вже ідентифіковано. З перелічених підродин найбільш вивченими є TRPC, TRPV і TRPM, оскільки саме їх представників було історично першими ідентифіковано.

Основні методи дослідження TRP-каналів

Одним з основних методів дослідження іонних каналів/рецепторів, зокрема TRP-каналів, є метод Patch-clamp (метод локальної фіксації потенціалу клітинної мембрани) — метод електрофізіології, що дозволяє ізолювати фрагмент клітинної мембрани з наявними в ньому рецепторами — іонними каналами, задавати певну різницю потенціалів через цей фрагмент, створювати з обох боків мембрани середовище з певним іонним складом та вимірювати при цих, добре контрольованих, умовах, електричний струм через канали. Величезна аналітична потужність цього методу полягає в тому, що він дозволяє спостерігати за поведінкою і хімічними перетвореннями окремих молекул. Різні модифікації методу дозволяють в експерименті змінювати різноманітні — а в сумі практично всі, що цікавлять дослідника — фактори, які здатні впливати на поведінку іонних каналів. Головною метою методу є дослідження трансмембранних іонних потоків (струмів).

Перспективним є метод використання антитіл до позаклітинних петель поблизу ділянки пори каналу. Генетичні дослідження спадкових захворювань (на прикладі TRPM6-дефекту в HSH) і використання моделей knockout мишей виявляють специфічну роль TRPM-каналів в різноманітних біологічних процесах, таких як гомеостаз концентрації магнію, міграції клітин, запальних процесах і відчуття холоду і смаку. Ці моделі будуть незамінні в розшифровці конкретної ролі TRPM-каналів у судинній системі в майбутніх дослідженнях, зі застереженнями щодо можливої компенсаційної над- або недорегуляції інших іонних каналів або зміною експресії транскрипційних чи ростових факторів.

Медичне значення Мутації у низці генів TRP-каналів викликають розвиток спадкових захворювань з групи каналопатій. Мутації у каналі TRPP2 призводять до . Генетичні зміни в каналі TRPM6 ведуть до розвитку . Порушення гену TRPML призводять до Kiselyov, K., Soyombo, A., & Muallem, S. (2007). TRPpathies. The Journal of physiology, 578(Pt 3), 641–653. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2006.119024

Див. також TRPV3

Примітки

Джерела Hille, Bertil (2001) . Ion Channels of Excitable Membranes (3rd ed.). Sunderland, Mass: Sinauer Associates, Inc. p. 5. ISBN 0-87893-321-2. Шуба, Я. М. (2010). Основи молекулярної фізіології іонних каналів: навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. К.: Наукова думка. с. 446. ISBN 978-966-00-1042-0. Костюк П. Г., Зима В. Л., Магура І. С., Мірошниченко М. С., Шуба М. Ф. Біофізика. — К.: ВПЦ "Київський університет", 2008. — 567 с. "Transient Receptor Potential Channels" . IUPHAR Database of Receptors and Ion Channels. International Union of Basic and Clinical Pharmacology. Transient Receptor Potential Channels at the US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH). "TRIP Database" . a manually curated database of protein-protein interactions for mammalian TRP channels.

Література