قناة الكلوريد

لم يتم تحديد بنية قنوات CLC بعد، إلا أن بنية مبادلات CLC قد تم تحديدها بواسطة علم البلورات بالأشعة السينية . ولأن البنية الأولية للقنوات والمبادلات متشابهة للغاية، فإن معظم الافتراضات حول بنية القنوات تستند إلى البنية التي تم تحديدها للمبادلات البكتيرية. ^{[ 5 ]}

تتكون كل قناة أو مبادل من وحدتين فرعيتين متشابهتين - ثنائي - تحتوي كل وحدة فرعية على مسام واحد. تتكون البروتينات من نسختين من نفس البروتين - ثنائي متجانس - على الرغم من أن العلماء قاموا بدمج وحدات فرعية من قنوات مختلفة بشكل مصطنع لتكوين ثنائيات غير متجانسة. ترتبط كل وحدة فرعية بالأيونات بشكل مستقل عن الأخرى، مما يعني أن التوصيل أو التبادل يحدث بشكل مستقل في كل وحدة فرعية. ^{[ 3 ]}

تتكون كل وحدة فرعية من نصفين مترابطين موجهين في اتجاهين متعاكسين، مما يشكل بنية "مضادة للتوازي". يتحد هذان النصفان لتكوين مسام الأنيونات. ^{[ 5 ]} تحتوي المسام على مرشح يسمح بمرور أيونات الكلوريد والأنيونات الأخرى، بينما لا يسمح بمرور أيونات أخرى تقريبًا. تقوم هذه المسام المملوءة بالماء بترشيح الأنيونات عبر ثلاثة مواقع ارتباط - S _int و S _cen و S _ext - التي ترتبط بأيونات الكلوريد والأنيونات الأخرى. تتوافق أسماء مواقع الارتباط هذه مع مواقعها داخل الغشاء. يتعرض S _{int للسائل داخل الخلوي، ويقع S cen} داخل الغشاء أو في مركز المرشح، بينما يتعرض S _{ext للسائل خارج الخلوي.} ^[4] يرتبط كل موقع ارتباط بأيونات كلوريد مختلفة في الوقت نفسه. في المبادلات، لا تتفاعل أيونات الكلوريد هذه بقوة مع بعضها البعض، نظرًا للتفاعلات التعويضية مع البروتين. في القنوات، لا يحجب البروتين أيونات الكلوريد في موقع ارتباط واحد عن أيونات الكلوريد المجاورة سالبة الشحنة. ^{[ 6 ]} تُؤثر كل شحنة سالبة بقوة تنافر على الشحنات السالبة المجاورة لها. وقد أشار الباحثون إلى أن هذا التنافر المتبادل يُسهم في ارتفاع معدل التوصيل عبر المسام. ^{[ 5 ]}

تنقل ناقلات CLC أيونات الهيدروجين (H ⁺⁾ عبر الغشاء. يستخدم مسار أيونات ^{الهيدروجين} في ناقلات CLC بقايا غلوتامات، إحداها على الجانب خارج الخلوي (Glu _ex) والأخرى على الجانب داخل الخلوي (Glu _in) . كما تُنظّم Glu _ex تبادل الكلوريد بين البروتين والمحلول خارج الخلوي. هذا يعني أن الكلوريد والبروتون يشتركان في مسار واحد على الجانب خارج الخلوي، لكنهما يختلفان على الجانب داخل الخلوي. ^{[ 6 ]}

تعتمد قنوات CLC أيضًا على أيونات الهيدروجين (H ⁺⁾ ، ولكن في عملية الفتح والإغلاق بدلًا من تبادل أيونات الكلوريد (Cl- ⁾ . فبدلًا من استخدام تدرجات التركيز لتبادل أيوني كلوريد (Cl- ⁾ مقابل أيون هيدروجين واحد (H ⁺⁾ ، تنقل قنوات CLC أيون هيدروجين واحد (H ⁺⁾ بالتزامن مع نقل ملايين الأنيونات. ^{[ 6 ]} وهذا يُعادل دورة واحدة للبوابة البطيئة.

تحتوي قنوات CLC حقيقية النواة أيضًا على نطاقات سيتوبلازمية . تحتوي هذه النطاقات على زوج من أنماط CBS، التي لم تُحدد وظيفتها بشكل كامل بعد. ^{[ 5 ]} على الرغم من أن الوظيفة الدقيقة لهذه النطاقات غير محددة تمامًا، إلا أن أهميتها تتضح من خلال الأمراض الناتجة عن طفراتها. يُعد كل من مرض تومسن ، ومرض دنت ، وتصلب العظام الخبيث عند الرضع ، ومتلازمة بارتر ، اضطرابات وراثية ناتجة عن هذه الطفرات.

يتمثل أحد أدوار نطاقات CBS السيتوبلازمية على الأقل في التنظيم عبر نيوكليوتيدات الأدينوزين . تُظهر بعض ناقلات وبروتينات CLC نشاطًا مُعدَّلًا عند ارتباطها بـ ATP أو ADP أو AMP أو الأدينوزين في نطاقات CBS. يختلف هذا التأثير باختلاف كل بروتين، ولكنه يشير إلى أن بعض ناقلات وبروتينات CLC حساسة للحالة الأيضية للخلية. ^{[ 6 ]}

يعمل نطاق S _cen كمرشح انتقائي أساسي لمعظم بروتينات CLC، مما يسمح بمرور الأنيونات التالية، من الأكثر انتقائية إلى الأقل: SCN⁻ ^، Cl⁻ ^، Br⁻ ^، NO₃⁻ ، I⁻ ^. يؤدي تغيير ^بقايا السيرين في مرشح الانتقائية، المسمى Ser _cen ^{، إلى تغيير حمض أميني آخر} _إلى تغيير الانتقائية. ^{[ 6} ]

تتم عملية الفتح والإغلاق عبر آليتين: الفتح السريع (أو الفتح الأولي) والفتح البطيء (أو الفتح المشترك). يتضمن الفتح المشترك إغلاق وحدتي البروتين لمسامهما في الوقت نفسه (التعاون)، بينما يتضمن الفتح الأولي فتح وإغلاق كل مسام على حدة. ^{[ 5 ]} وكما يوحي الاسم، يحدث الفتح السريع بمعدل أسرع بكثير من الفتح البطيء. ولا تزال الآليات الجزيئية الدقيقة للفتح والإغلاق قيد الدراسة.

بالنسبة للقنوات، عندما تكون البوابة البطيئة مغلقة، لا تمر الأيونات عبر المسام. وعندما تكون البوابة البطيئة مفتوحة، تنفتح البوابات السريعة تلقائيًا وبشكل مستقل عن بعضها البعض. وبالتالي، يمكن أن يكون البروتين مفتوحًا من كلا الجانبين، أو مغلقًا من كلا الجانبين، أو مفتوحًا من جانب واحد فقط. وقد أثبتت دراسات التثبيت الموضعي للقناة المفردة هذه الخاصية الفيزيائية الحيوية حتى قبل تحديد بنية المسام المزدوجة لقنوات CLC. تنفتح كل بوابة سريعة بشكل مستقل عن الأخرى، وتعكس موصلية الأيونات المقاسة خلال هذه الدراسات توزيعًا ثنائي الحد. ^{[ 3 ]}

يعزز نقل أيونات الهيدروجين (H ⁺⁾ فتح البوابة المشتركة في قنوات CLC. مع كل عملية فتح وإغلاق للبوابة المشتركة، يتم نقل أيون ^{هيدروجين} واحد عبر الغشاء. كما تتأثر البوابة المشتركة بارتباط نيوكليوتيدات الأدينوزين بمجالات CBS داخل الخلوية. ويختلف تثبيط أو تنشيط البروتين بواسطة هذه المجالات باختلاف كل بروتين. ^{[ 6 ]}

تسمح قنوات الكلوريد السائل (CLC) بتدفق أيونات الكلوريد وفقًا لتدرجها الكهروكيميائي عند فتحها. وتوجد هذه القنوات على غشاء الخلية. تساهم قنوات الكلوريد السائل في استثارة هذه الأغشية، بالإضافة إلى نقل الأيونات عبرها. ^{[ 3 ]}

تتمركز مبادلات CLC في المكونات داخل الخلوية مثل الجسيمات الداخلية أو الليزوزومات وتساعد في تنظيم درجة الحموضة في حجيراتها. ^{[ 3 ]}

متلازمة بارتر ، المرتبطة بفقدان الأملاح الكلوية والقلاء الناتج عن نقص بوتاسيوم الدم ، تعود إلى خلل في نقل أيونات الكلوريد والأيونات المرتبطة بها في الجزء الصاعد السميك من عروة هنلي . وقد تم ربط جين CLCNKB بهذه المتلازمة. ^{[ 7 ]}

مرض وراثي آخر يصيب الكلى هو مرض دنت ، الذي يتميز بوجود بروتين منخفض الوزن الجزيئي في البول وفرط كالسيوم البول، حيث يُعتقد أن الطفرات في جين CLCN5 متورطة في ذلك. ^{[ 7 ]}

يرتبط مرض تومسن بطفرات سائدة، بينما يرتبط مرض بيكر بطفرات متنحية في جين CLCN1 . ^{[ 7 ]}

• CLCN1 ، CLCN2 ، CLCN3 ، CLCN4 ، CLCN5 ، CLCN6 ، CLCN7 ، CLCNKA ، CLCNKB
• BSND - يشفر بروتين بارتين، وهو الوحدة الفرعية بيتا المساعدة لـ CLCNKA و CLCNKB

• CLCA1 ، CLCA2 ، CLCA3 ، CLCA4

تحتوي هذه البروتينات على جزء أو جزأين محتملين من الحلزونات ألفا العابرة للغشاء. يبلغ طول بروتين p64 البقري 437 حمضًا أمينيًا، ويحتوي على جزئين محتملين من الحلزونات ألفا العابرة للغشاء في الموضعين 223-239 و367-385. يقع طرفا البروتين، الأميني والكربوكسيلي، في السيتوبلازم، وقد تكون الحلقة المركزية الكبيرة الموجودة في تجويف الخلية مُغلْكَزة . أما البروتين النووي البشري (CLIC1 أو NCC27) فهو أصغر بكثير (241 حمضًا أمينيًا) ويحتوي على جزء واحد فقط محتمل من الحلزونات ألفا العابرة للغشاء في الموضعين 30-36. وهو متماثل مع النصف الثاني من بروتين p64.

أظهرت الدراسات البنيوية أن بروتينات CLIC، في حالتها الذائبة، تتخذ بنية GST، حيث يحتوي موقعها النشط على وحدة أحادية الثيول محفوظة من الغلوتاريدوكسين، على غرار فئة أوميغا من GSTs. وقد أثبت الخميسي وزملاؤه أن بروتينات CLIC تمتلك نشاطًا إنزيميًا مؤكسدًا مختزلًا يعتمد على الغلوتاثيون، يشبه نشاط الغلوتاريدوكسين . ^{[ 12 ]} وتُظهر بروتينات CLIC 1 و2 و4 نشاطًا نموذجيًا مشابهًا للغلوتاريدوكسين باستخدام ثنائي كبريتيد 2-هيدروكسي إيثيل كركيزة. وقد يُنظم هذا النشاط وظيفة قناة أيون CLIC. ^{[ 12 ]}

يُعتقد أن تفاعل النقل العام الذي تحفزه قنوات الكلوريد هو:

Cl ⁻ (السيتوبلازم) → Cl ⁻ (الحيز داخل العضيات)

ينجم التليف الكيسي عن طفرات في جين CFTR على الكروموسوم 7، وأكثر هذه الطفرات شيوعًا هي دلتا F508 (حذف كودون يُشفّر الفينيل ألانين، الذي يشغل الموقع 508 في سلسلة الببتيد الطبيعية لبروتين CFTR). يمكن لأي من هذه الطفرات أن تمنع الطي السليم للبروتين وتؤدي إلى تحلله، مما ينتج عنه انخفاض في عدد قنوات الكلوريد في الجسم. وهذا بدوره يُسبب تراكم المخاط في الجسم والإصابة بالتهابات مزمنة. ^{[ 13 ]}