Ученые выяснили, зачем нейронам самые мощные калиевые каналы

Нейробиологи из Окинавского института науки и технологий объяснили, зачем нервным клеткам нужны BK-каналы — самые мощные калиевые каналы, чья роль оставалась загадкой с 1980-х годов. Исследование опубликовано в Communications Biology.

BK-каналы пропускают ионы калия в 10–20 раз быстрее аналогов и участвуют в генерации электрических разрядов — спайков, которыми нейроны обмениваются сигналами. Ученые нанесли данные о проводимости каналов разных видов на эволюционное древо и выяснили: чем ближе животное к млекопитающим, тем мощнее его BK-каналы. Затем с помощью молекулярного моделирования они воспроизвели работу каналов разной силы в клетках Пуркинье мозжечка, управляющих движениями.

Расчеты показали, что слабые каналы попадают в ловушку: чтобы пропустить нужный объем калия, их открывается слишком много, и они начинают конкурировать за ионы кальция. Это размывает момент возникновения спайка, снижая точность сигнала. Мощные каналы млекопитающих и птиц лишены этого недостатка. Авторы предполагают, что именно потребность в субмиллисекундной точности при усложнении движений стала движущей силой эволюции BK-каналов. Хотя модель построена на одном типе нейронов, выводы могут быть полезны и для изучения других тканей, включая мышечную.