TRP (transient receptor potentials) omvat zeven subfamilies van kation kanalen die zintuiglijke functies dienen 1,2. In zoogdieren, TRPV, de vanilloid onderfamilie van TRP, heeft zes varianten. TRPV4 (type 4) 3,4 reageert op warmte, bepaalde chemicaliën, osmotische zwelling of schuifspanning. De TRPV4 gen werd herhaaldelijk geïsoleerd door kandidaat-gen en / of expressieklonering 5-8. De laatste werkwijze gevolgd reactie het genproduct om hypo-osmolariteit. TRPV4 wordt uitgedrukt in bijna alle organen en functies in de ontwikkeling, fysiologie en pathologie van vele uiteenlopende celtypen 3,4.
Opvallend zijn de> 50 menselijke autosomaal dominante TRPV4 mutaties, waardoor perifere zenuwaandoeningen en / of skelet dysplasie (afwijkingen in de ontwikkeling van het skelet) 9-11. Het skelet dysplasieën variëren van mild soort brachyomia 3 (type 3 dwerggroei), spondylometaphyseal dysplasie Kozlowski type, Severe dysplasieën, wat veroorzaakt bij pasgeborenen of embryonale sterfte. Hoewel alle manieren van mechanismen mogelijk lijkt, niemand verklaart de diversiteit, complexiteit, variabiliteit, en af en toe overlappingen van deze ziekten 4.
Net als andere TRP-kanalen 1, TRPV4 is een tetrameer. In ratten of mensen TRPV4, wordt elke subeenheid bestaat uit 871 residuen. De centrale element zes transmembraan a-helices (S1-S6), die waarschijnlijk zijn aangebracht op een wijze vergelijkbaar met spanningsafhankelijke K + kanalen. Daar, S1 tot S4 vormen een perifere domein en de S5 en S6 vormen de permeatie porie domein. Tussen S5 en S6 van TRPV4 is een korte poriën helix gevolgd door de sequentie LDLFKLTIGMGDL, waarvan vier vermoedelijk samen met het kation filter vormen. De 470-residu N-eindstandige cytoplasmatische segment bevat 6 ankyrine herhalingen, bekende eiwitten of kleine liganden binden. De C-terminale 152 residuen cytoplasmatische segment omvat een calmoduline bindende sequentie onder andere mogelijke plaatsen die ot bindenhaar elementen 3.
TRPV4 een kation kanaal dat in wezen uitsluit anionen 1. Hoewel de fysiologische functie op stimuli transduceren naar Ca2 + influx is ook doorlaatbaar voor andere kationen met een Eisenman IV permeabiliteit sequentie, de voorkeur tweewaardige een P Ca: P Na ~ 7 12. Single-channel geleiding rectificeert bij ~ 90 pk naar buiten en ~ 40 pS naar binnen 6,13,14. Heteroloog tot expressie stroom (onder) kan worden geactiveerd door hypo-osmotische zwelling, afschuifspanning of warmte 15. Het wordt ook geactiveerd door meervoudig onverzadigde vetzuren 16,17 en de synthetische ester phorbal 4αPDD 18. Momenteel is de meest potente agonist GSK1016790A 19 en antagonist GSK2193874, effectief 10 -9 tot 10 -8 M 20, beide ontdekt door high-throughput, kleine moleculaire scherm.
Twee belangrijke gebieden van TRPV4 onderzoek blijft verwarrend: (1) Zelfs als TRPV4 grotendeels bestudeerd om zijn mechanische gevoeligheid, de moleculaire basis is controversieel. Een model beschrijft hypo-osmolariteit ergens activeert fosfolipase A2 (PLA2) aan meervoudig onverzadigde vetzuren (PUFA) arachidonzuur (AA), dat wordt omgezet in zuur (EET) epoxyeicosatrienoic door een epoxygenase produceren, en de binding van EET activeert TRPV4 16, 17. Toch is TRPV4 zich aangetoond dat direct reageren membraan rek 14 (hieronder), die een eenvoudiger verklaring. (2) De TRPV4 mutant pathologieën zijn verbijsterend. Aan de basis, moet men weten of de ziekten zijn te wijten aan het verlies, de vermindering of de verhoging van het kanaal activiteiten. Zelfs hier, de literatuur is verre van duidelijk. Terwijl meerdere skelet-dysplasie allelen werden gemeld aan hogere activiteiten, (gain-of-function, GOF) 4,21, meerdere werden gemeld te hebben verminderd activiteiten (verlies-van-functie, LOF) 10,22. Een systematische studie van 14 allelen vond zeallemaal worden GOF mutaties (onder) 23. De bewering dat sommige LOF lijkt het fenotype van TRPV4-/ tegenspreken - knockout muis, die levensvatbaar of vruchtbaar zijn, met slechts kleine gebreken, ondanks een volledig verlies van TRPV4 functie.
Een deel van deze controverses heeft methodologische oorsprong. Laboratoria maken gebruik van verschillende methoden, of varianten van een methode, en maken gebruik van verschillende oordelen normen. Meestal wordt TRPV4 tijdelijk tot expressie in gekweekte zoogdiercellen (HEK, CHO, HeLa) en de opkomst van de interne [Ca 2 +] op agonist of hypotone stimulatie is geregistreerd bij de Ca 2 +-gevoelige fluorescente kleurstof, Fura-2. De over-afhankelijkheid van deze fluorometrische assay is bekritiseerd 1. Het expressieniveau in verschillende populaties, de verdeling daarin, evenals de effectieve concentratie kleurstof, moeten worden gecontroleerd en gedocumenteerd. Meer betrouwbaar is de directe elektrofysiologische onderzoeken. Zelfs dit, zoals commonly uitgeoefend, is niet zonder problemen. Omdat de expressieniveaus in individuele gekweekte cellen zijn moeilijk te beheersen, whole-cell stromingen hebben grote variaties. Verder, want de stromingen zijn klein, zal betrouwbare statistieken moeten vertrouwen op grote steekproeven vaak niet praktisch. Patch-clamp onderzoeken zijn zelden uitgevoerd. Sommige van deze opnames tonen clusters van activiteiten uitbarstingen die statistische evaluatie uitdagend 16,17 te maken.
Beter inzicht in de moleculaire mechanische gevoeligheid, hebben we twee extra systemen ontwikkeld om TRPV4 onderzoeken. (1) Om TRPV4 isoleren afstand van zijn gebruikelijke zoogdier-partners, hebben we rat TRPV4 uitgedrukt in gist 24. Functionele expressie van TRPV4 in dit evolutionair verre context bleek dat het nog zou kunnen reageren op osmotische kracht, zonder de gebruikelijke partners. Omdat gist geeft geen PUFA's zoals AA of EET, en zijn genoom heeft geen PLA2 of epoxygenase genen, dit expression blijkt ook dat ze niet nodig zijn voor TRPV4 te voelen kracht. Na TRPV4 in de moleculaire biologisch meest vatbaar eukaryoten maakt ook efficiënt vooruit-of achteruit-genetische manipulaties 25. (2) Voor uitgebreide biofysische analyses van TRPV4, we uitgedrukt TRPV4 in Xenopus oöcyten. In tegenstelling tot de gekweekte cellen, die sub-nA wijken voor nA (10 -10 tot 10 -9 A) stromen, een eicel uitdrukt stromen in uA's (10 -6 tot 10 -4 A). Veel groter signaal over ruis zorgt voor een betere kwantificering en meer vertrouwen vergelijking. TRPV4, dus uitgedrukt, kan ook worden onderzocht als individuele moleculen met behulp van een patch clamp. Een enkele eicel laat herhaalde patch sampling 'waarbij kwantificering betrouwbaarder. Deze studies toonden aan dat TRPV4 kanaal zelf direct worden geactiveerd door membraan stretch kracht 14. Analyse toonde dat 14 representatief skelet-dysplasie allelen zijn gain-of-function mutaties. Verder, de gree van deze constitutieve Ca2 + lekkage loopt parallel met de ernst van het skelet ziekten 23.
Door hun nieuwheid en het nut, worden de gedetailleerde procedures van deze twee methoden die hier bijeen om replicaties zodat in toekomstig onderzoek op TRPV4 of soortgelijke kanalen.