ClC-1 and ClC-2 form hetero-dimeric channels with novel protopore functions
ClC-1 and ClC-2 form hetero-dimeric channels with novel protopore functions
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ClC-1 和 ClC-2 形成具有新颖原孔功能的异二聚体通道
DOI：
10.1007/s00424-014-1490-6
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发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Fahlke Ch
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Stölting G;Fischer M;Fahlke Ch
ClC型氯离子通道呈现独特的双管结构，有两条独立发挥作用的离子传导通路，即所谓的原生体。存在打开和关闭单个原矿的门控过程，以及共同协调两个原矿缓慢打开和关闭的共同过程。不同的异构体表现出不同的电压依赖性和门控动力学。膜去极化促进了同源二聚体ClC-1的单个门和公共门的打开，而ClC-2在正电压下关闭，仅在负电压下打开。为了研究原生体的功能相互作用，我们设计了一个串联结构，将ClC-1和ClC-2的编码区连接在一个开放阅读框架内，在哺乳动物细胞中表达，并通过全细胞和单通道膜片钳技术测量了阴离子电流。在异二聚体组装中，每个原核都表现出两个动力学上不同的门控过程。CLC-1原核的快速门控与同源二聚体通道的快速门控非常相似。ClC-2快速门控的电压依赖性被相邻的ClC-1原核转移到更正的电位，导致开放的ClC-2原核在正电压下。我们观察到两个缓慢的门控过程，分别作用于ClC-1和ClC-2原核，具有明显的时间和电压依赖关系。单通道记录表明，异二聚化还改变了ClC-2原生体的单位电导。我们的发现表明，亚基间的相互作用不仅影响普通的门控，而且还影响异二聚体CLC通道中单个原基的离子渗透和门控。
CLC-type chloride channels exhibit a unique double-barreled architecture with two independently functioning ion conduction pathways, the so-called protopores. There exist gating processes that open and close individual protopores as well as common processes that jointly mediate slow opening and closing of both protopores. Different isoforms exhibit distinct voltage dependences and kinetics of gating. Whereas opening of the individual and common gate of homo-dimeric ClC-1 is promoted by membrane depolarization, ClC-2 is closed at positive potentials and opens only at negative voltages. To characterize the functional interaction of protopores we engineered a concatameric construct linking the coding regions of ClC-1 and ClC-2 in an open reading frame, expressed it in mammalian cells and measured anion currents through whole-cell and single channel patch clamping. In the hetero-dimeric assembly, each protopore displayed two kinetically distinct gating processes. Fast gating of the ClC-1 protopore closely resembled fast protopore gating of homo-dimeric channels. The voltage dependence of ClC-2 fast gating was shifted to more positive potentials by the adjacent ClC-1 protopore, resulting in open ClC-2 protopores at positive voltages. We observed two slow gating processes individually acting on ClC-1 and ClC-2 protopores, with distinct time and voltage dependences. Single channel recordings demonstrated that hetero-dimerization additionally modified the unitary conductance of ClC-2 protopores. Our findings suggest that inter-subunit interactions do not only affect common gating, but also ion permeation and gating of individual protopores in hetero-dimeric ClC channels.
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