網膜変性に関連する塩化物チャネルのファミリーであるベストロフィンの陰イオン選択的細胞

ヒトベストロフィン-1 (VMD2) の変異は、若年性黄斑変性症および常染色体優性硝子体網膜脈絡膜症と遺伝的に関連しています。最近、ベストロフィンは Cl- チャネルであり、推定上の第 2 膜貫通ドメインがベストロフィン細孔の形成に関与していることが提案されています。しかし、チャネル細孔を通る Cl- イオンの透過の構造的決定要因は不明です。ここでは、マウス ベストロフィン 2 (mBest2) の 69 位と 104 位の間のすべてのアミノ酸を体系的にシステインに置き換えました。次に、チャネルの Cl- および SCN- (チオシアン酸塩) に対する相対透過性とコンダクタンスへの影響を測定し、細胞外に適用された膜不透過性スルフヒドリル試薬に対するシステイン置換アミノ酸のアクセス可能性を決定しました。K+ チャネルとは異なり、mBest2 選択性フィルターを形成するアミノ酸は離散的に局在しているのではなく、膜貫通ドメイン内の約 20 アミノ酸にわたって分布しています。選択性フィルター内のシステイン置換アミノ酸は、細胞外に適用されたスルフヒドリル試薬に容易にアクセスでき、カチオン性スルフヒドリル試薬よりもアニオン性スルフヒドリル試薬を選択します。ベストロフィンの陰イオン伝導経路の構造を理解することで、変異がどのようにチャネル機能不全を引き起こすのかについての洞察が得られ、黄斑変性症を治療するための治療戦略の開発に重要な情報が提供される可能性があります。

Mutations in human bestrophin-1 (VMD2) are genetically linked to a juvenile form of macular degeneration and autosomal dominant vitreoretinochoroidopathy. Recently, it has been proposed that bestrophins are Cl- channels and that the putative second transmembrane domain participates in forming the bestrophin pore. However, the structural determinants of Cl- ion permeation through the channel pore are not known. Here we systematically replaced every amino acid in mouse bestrophin-2 (mBest2) between positions 69 and 104 with cysteine. We then measured the effects on the relative permeability and conductance of the channel to Cl- and SCN- (thiocyanate) and determined the accessibility of the cysteine-substituted amino acids to extracellularly applied, membrane-impermeant sulfhydryl reagents. Unlike K+ channels, the amino acids forming the mBest2 selectivity filter are not discretely localized but are distributed over approximately 20 amino acids within the transmembrane domain. Cysteine-substituted amino acids in the selectivity filter are easily accessible to extracellularly applied sulfhydryl reagents and select for anionic sulfhydryl reagents over cationic ones. Understanding the structure of the anion conduction pathway of bestrophins provides insights into how mutations produce channel dysfunction and may provide important information for development of therapeutic strategies for treating macular degeneration.