la probabilita` di apertura del canale olfattivo attivato dai nucleotidi

LA PROBABILITA' DI APERTURA DEL CANALE OLFATTIVO ATTIVATO DAI
NUCLEOTIDI CICLICI E' MODIFICATA DA UNA MUTAZIONE NELLA REGIONE
DEL PORO
P. Gavazzo, C. Picco e A. Menini
Istituto di Cibernetica e Biofisica del CNR, Genova
Canali ionici attivati direttamente dai nucleotidi ciclici sono presenti nei neuroni sensoriali olfattivi dei
Vertebrati, dove intervengono nella fase finale della trasduzione olfattiva. L'interazione tra il nucleotide ciclico
(cGMP o cAMP) ed il canale si verifica a livello della zona carbossi-terminale del polipeptide che costituisce il
canale e produce transizioni allosteriche che risultano nell'apertura del canale. E' stato dimostrato che, oltre al
sito di legame, altri domini sono coinvolti nell'apertura del canale: tra questi particolare importanza sembrano
avere una sequenza aminoacidica localizzata nella zona amino-terminale e la regione del poro.
Nel presente lavoro vengono riportate evidenze del coinvolgimento nel meccanismo di apertura del canale
di un residuo di acido glutammico (E340) localizzato nel poro del canale olfattivo clonato dal bovino.
Mediante mutagenesi sito-specifica il residuo E340 è stato sostituito con altri aminoacidi quali aspartato
(E340D), glicina (E340G), asparagina (E340N), glutammina (E340Q). Gli mRNA mutati sono stati iniettati in
oociti di Xenopus laevis e le correnti misurate in patches escissi nella configurazione "inside-out" attivando i
canali con varie concentrazioni di cAMP o cGMP.
Tutte le mutazioni analizzate influenzano le curve dose-risposta del canale. Le concentrazioni che
producono il 50% della corrente massima a +80 mV infatti variano per il cGMP da 2.6 mM nel canale wild-type
a 4.8 mM nel mutante E340D fino a 13 mM nel E340G, mentre per il cAMP si passa da 78 mM nel wild-type a
155 mM nel E340D fino a 453 mM nel E340G.
Tuttavia una sola mutazione, E340G, altera sensibilmente i rapporti tra le correnti massime attivate dai due
nucleotidi. Infatti il canale wild-type ed i canali mutati E340D, E340N, E340Q vengono attivati con la stessa
efficacia da concentrazioni saturanti di cGMP e cAMP ed il rapporto tra le correnti massime è in genere circa 1;
mentre quando in posizione 340 si trova una glicina la corrente massima attivata dal cAMP è circa il 50% di
quella attivata dal cGMP.
L'analisi del singolo canale dimostra che sia la conduttanza del singolo canale che la probabilità di apertura
sono modificate nel mutante E340G rispetto al wild-type. In particolare la probabilità massima di apertura a +80
mV diminuisce da un valore di 0.98 per cGMP e cAMP nel wild-type a valori di circa 0.75 per il cGMP e 0.10.2 per il cAMP nel mutante E340G.
Questi risultati dimostrano che la mutazione E340G nella regione del poro modifica non solo le proprietà di
permeazione, ma anche la probabilità di apertura del canale, indicando che anche il poro è coinvolto nel
meccanismo che regola l'apertura del canale.