Sodium channel selectivity and conduction: Prokaryotes have devised their own molecular strategy
Notice bibliographique
Résumé
Striking structural differences between voltage-gated sodium (Nav) channels from prokaryotes (homotetramers) and eukaryotes (asymmetric, four-domain proteins) suggest the likelihood of different molecular mechanisms for common functions. For these two channel families, our data show similar selectivity sequences among alkali cations (relative permeability, Pion/PNa) and asymmetric, bi-ionic reversal potentials when the Na/K gradient is reversed. We performed coordinated experimental and computational studies, respectively, on the prokaryotic Nav channels NaChBac and NavAb. NaChBac shows an "anomalous," nonmonotonic mole-fraction dependence in the presence of certain sodium-potassium mixtures; to our knowledge, no comparable observation has been reported for eukaryotic Nav channels. NaChBac's preferential selectivity for sodium is reduced either by partial titration of its highly charged selectivity filter, when extracellular pH is lowered from 7.4 to 5.8, or by perturbation-likely steric-associated with a nominally electro-neutral substitution in the selectivity filter (E191D). Although no single molecular feature or energetic parameter appears to dominate, our atomistic simulations, based on the published NavAb crystal structure, revealed factors that may contribute to the normally observed selectivity for Na over K. These include: (a) a thermodynamic penalty to exchange one K(+) for one Na(+) in the wild-type (WT) channel, increasing the relative likelihood of Na(+) occupying the binding site; (b) a small tendency toward weaker ion binding to the selectivity filter in Na-K mixtures, consistent with the higher conductance observed with both sodium and potassium present; and (c) integrated 1-D potentials of mean force for sodium or potassium movement that show less separation for the less selective E/D mutant than for WT. Overall, tight binding of a single favored ion to the selectivity filter, together with crucial inter-ion interactions within the pore, suggests that prokaryotic Nav channels use a selective strategy more akin to those of eukaryotic calcium and potassium channels than that of eukaryotic Nav channels.
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Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».