شواهدي حاكي از حضور يك كانال كاتيوني جديد در غشا داخلي ميتوكندري مغز

Evidences for a new cation channel in the brain mitochondrial inner membrane

مقدمه: مطالعات ما و ديگران نشان مي‌دهند كه چندين كانال كاتيوني در غشاي داخلي ميتوكندري مغز موش صحرايي وجود دارد. در اين مطالعه ما مشخصات تك كانال كاتيوني را در غشاي داخلي ميتوكندري مغز موش صحرايي با استفاده از الحاق كانال به داخل غشاي دو لايه ليپيدي مصنوعي گزارش داده‌ايم. روش‌ ها: مغز موش صحرايي بالغ بعد از برداشتن، هموژنيزه و محلول آن در طي مراحل MSE- ديژيتونين، آب، و بيكربنات سديم سانتريفيوژ و وزيكول هاي غشا داخلي ميتوكندري جدا گرديد. فسفاتيديل كولين از زرده تخم مرغ جهت تشكيل غشا دو لايه ليپيد استخراج گرديد. اين غشا در منفذي به قطر µm 150تشكيل شد. سيگنالهاي ثبت تك كانال به ميزان 1 kHz با فيلتر پايين گذر، فيلتر و با سرعت نمونه برداري 10 kHz ذخيره گرديدند. اطلاعات بر اساسMarkov noise free single channel analysis با نرم افزار Pclamp 10 آناليز گرديدند. يافته ها: كانال كاتيوني با كنداكتانس 93 پيكوسيمنس در شرايط غلظتي200 mM KCl cis/50 mM KCl trans مشاهده گرديد. احتمال باز بودن كانال وابستگي به ولتاژ در محدوده ولتاژي40+ تا 50- ميلي‌ولت را نشان نداد. ويژگي بارز كانال، باز و بسته‌ شدن‌هاي سريع آن بود. 4- آمينوپيريدين در ولتاژهاي مثبت و منفي سبب مهار كانال گرديد. نتيجه گيري: نتايج ما حضور كانال كاتيوني جديدي را در ميتوكندري سلول‌هاي مغزي نشان مي‌دهد كه تاكنون در خصوص حضور و خواص بيوفيزيكي آن در ميتوكندري مغز گزارشي وجود نداشته است.

Introduction: Previous studies and our works have indicated several cation channels in the rat brain mitochondrial inner membrane. In this work, we report the single-channel characterization of a cation channel from the rat brain mitochondrial inner membrane incorporated into a planar lipid bilayer. Methods: After removing and homogenizing the adult rat brain, its supernatant was centrifuged in MSE-digitonin, H2O and Na2CO3, separately. Then, mitochondrial inner membrane vesicles were prepared in MSE solution. L-?-Phosphatidylcholine (for preparing membrane lipid bilayer) was extracted from fresh egg yolk. Bilayer lipid membranes were formed in a 150 ?m diameter hole. All single channel recordings were filtered at 1 kHz and stored at a sampling rate of 10 kHz for offline analysis by PClamp10. Statistical analysis was performed based on Markov noise free single channel analysis. Results: The channel conductance was 93 pS in 200 mM KCl cis/50 mM KCl trans. The channel open probability appeared voltage-independent at -50 to +40 mV. The main characteristic of channel gating was its marked bursting behavior. Adding 10 mM 4-aminopyridine (4-AP) at positive and negative potentials inhibited the channel activities. Conclusion: These results demonstrate that a new cation channel, present in the brain mitochondrial inner membrane, displays different kinetics and biophysical properties than those classically described for brain mitochondria.