Kemian Nobelin palkinto vesi- ja ionikanavien tutkijoille. Kimmo Mattila ja Tuomas Haltia

Kemian Nobelin palkinto Kemian Nobelin palkinto vesi- ja ionikanavien tutkijoille Kimmo Mattila ja Tuomas Haltia Kuvat: Lehtikuva Oy Kuva 1. Peter Agre (vas.) on syntynyt 1949 ja työskentelee Johns Hopkins Medical Schoolissa Baltimoressa. Roderick MacKinnon (s. 1956) toimii Rockefeller-yliopistossa New Yorkissa. Vuoden 2003 kemian Nobelin palkinnon jakoivat yhdysvaltalaiset lääketieteellisen peruskoulutuksen saaneet biokemistit Peter Agre ja Roderick MacKinnon (kuva 1). Agre sai palkinnon solukalvon vesikanavan löytämisestä ja MacKinnon tunnetaan solukalvon ionikanavien (K + -kanavien ja kloridikanavan) rakenteen ja toimintamekanismin selvittäjänä. Näiden solun lipidikalvoissa uivien kalvoproteiinien tehtävänä on muodostaa kuljettamilleen ioneille ja molekyyleille tarkan säätelyn alainen kulkureitti kalvon läpi. Toisin kuin solukalvossa olevat ionipumput kanavaproteiinit eivät tee työtä kuljettamalla ioneja»ylämäkeen», vaan ne mahdollistavat ionien ja veden kulun sähkökemiallista pitoisuuseroaan tasoittavaan suuntaan,»alamäkeen». Sekä vesi- että ionikanavat ovat tarpeellisia koko eliökunnassa eläimissä, kasveissa, arkkibakteereissa ja bakteereissa. Vaikka esimerkiksi K + -kanavat ovat keskeisiä hermoston toiminnassa, proteiinityyppi lienee kehittynyt bakteereissa ja arkkibakteereissa miljardeja vuosia sitten. Samoin munuaisessa toimivilla vesikanavilla eli akvaporiineilla on sukulaisproteiini kolibakteerissa. Akvaporiinien löytäminen Johns Hopkins Medical Schoolissa toimiva, nykyään 54-vuotias Peter Agre löysi punasolukalvon akvaporiinin v. 1988 yrittäessään eristää Rh-antigeenia (Denker ym. 1988). Uuden, Rh-proteiinipreparaatteja kontaminoivan proteiinin tehtävä oli aluksi epäselvä, mutta kokeet osoittivat, että proteiini on hyvin runsaslukuinen (noin 200 000 kopiota punasolua kohti) Duodecim 2003;119:2423 9 2423

ja että sitä esiintyy myös munuaistiehyen proksimaalisessa tubuluksessa. Jälkimmäisissä tapahtuu suurin osa primaarivirtsan veden takaisinimeytymisestä. Agre työryhmineen määritti uuden kalvoproteiinin aminohappojärjestyksen ja huomasi, että se on sukua silmän linssin MIP:lle (major intrinsic protein) (Preston ja Agre 1991, Smith ja Agre 1991). Vaikka MIP:n biologinen tehtävä silmän linssissä tunnettiin huonosti, sen oli todettu olevan sukua bakteereista, banaanikärpäsestä ja kasveista löydetyille kuljetustai kanavaproteiineille (Baker ja Saier 1990, Pao ym. 1991, Wistow ym. 1991). Agre antoi proteiinille nimen CHIP28 (channel-like integral membrane protein, molekyylimassa 28 kda). Mikä johti Agren ajattelemaan, että CHIP28 voisi olla vesikanava? Tiedettiin, että punasolut reagoivat herkästi ympäröivän liuoksen osmolaarisuuteen ja siis läpäisevät hyvin vettä. Osa kalvotutkijoista katsoi, että vesi pystyy kulkemaan epäspesifisesti lipidikaksoiskerroksen läpi tai»salamatkustajana» erilaisten kuljetusproteiinien kautta. Pienempi osa tutkijoista uskoi, että oli olemassa spesifisiä vesikanavia. Tätä käsitystä tuki havainto, että proteiiniton lipidikaksoiskerros läpäisee vettä 10 100 kertaa huonommin kuin punasolukalvo. Tiedettiin myös, että punasolukalvon käsittely kysteiinisivuketjujen kanssa reagoivilla elohopeayhdisteillä vähensi kalvon vedenläpäisevyyttä puhtaan lipidikalvon tasolle (Gennis 1989). Samantapainen tulos oli saatu tutkimalla nefroniperäisiä kalvopreparaatteja. Nämä havainnot viittasivat selkeästi proteiinivälitteiseen vedenkuljetukseen sekä munuaisessa että punasolussa, joissa kummassakin CHIP28:aa esiintyi runsaasti. Oli myös osoitettu, että veden puute indusoi herneen tuottamaan MIP- ja CHIP-homologia (Guerrero ym. 1990). Agre työryhmineen testasi vesikanavahypoteesia ilmentämällä CHIP28:aa sammakon munasoluissa ja mittaamalla munasolun käyttäytymistä hypotonisessa liuoksessa (Preston ym. 1992). CHIP28:aa tuottavat munasolut paisuivat ja halkesivat tislatussa vedessä, mutta solujen käsittely elohopeakloridilla esti paisumisen. Hieman myöhemmin veden kuljetus osoitettiin myös puhdistettua CHIP28:aa sisältävillä lipidivesikkeleillä (Zeidel ym. 1992). Oli selvää, että CHIP28 oli etsitty vesikanava, jonka löytymättömyys oli hankaloittanut vesikanavahypoteesin kannattajien elämää. CHIP28 nimettiin uudelleen akvaporiini 1:ksi (AQP1). Se ei päästä lävitseen muuta kuin vettä, ei edes protoneja (H 3 O + ). Sen katalysoima kuljetus on erittäin nopeaa: yksi proteiinimolekyyli kykenee johtamaan lävitseen miljardi vesimolekyyliä sekunnissa. Akvaporiinien löytäminen stimuloi tutkimusta ympäri maailmaa ja akvaporiinien perhe kasvoi nopeasti. Ihmiseltä on löydetty 11 akvaporiinia, ja kasvintutkijoiden mallikasvilla lituruoholla on 35 AQP-homologia. Kolibakteerilla on kaksi akvaporiinia, joista toinen läpäisee veden lisäksi glyserolia. Ihmisen akvaporiineista useat toimivat munuaisessa (AQP1 proksimaalisessa tubuluksessa, AQP2, AQP3, AQP4 ja AQP6 kokoojaputkessa), mutta niillä on merkitystä mm. aivojen gliasoluissa, hiki-, kyynel- ja sylkirauhasissa, keuhkoissa ja silmässä sarveiskalvon epiteelissä. AQP7 ja 9 kuljettavat glyserolia rasvasoluissa ja hepatosyyteissä. Silmän linssin MIP tunnetaan nykyään nimellä AQP0, ja sen tehtävä liittyy ilmeisesti linssin solujen väliseen adheesioon (Agre ja Kozono 2003). AQP0:n mutaatiot voivat aiheuttaa lapsuusiällä alkavan kaihin (kuva 2). Viime vuosien akvaporiinitutkimus on huipentunut rakenteen määritykseen (Fu ym. 2000, Murata ym. 2000, Sui ym. 2001, Savage ym. 2003). Rakenne koostuu kuudesta kalvon läpäisevästä alfakierteestä, joiden keskellä vesikanava sijaitsee (kuva 2). Kanava on enimmäkseen hydrofobinen, mutta sen selektiivisyyssuodattimessa on neljä hydrofiilista kohtaa, joihin kanavan läpi kulkevat vesimolekyylit hetkellisesti sitoutuvat. Tämä piirre selittää kanavan suuren johtokyvyn. Kanavan kapeus ja elektrostaattiset ominaisuudet estävät muun kuin neutraalin veden pääsyn sen läpi. Kanavan keskellä akvaporiineille tunnusomainen rakenne kääntää jokaista läpikulkevaa vesimolekyyliä 180 (kuva 2). Tämä on keskeinen osa mekanismia, joka estää protonien johtumisen kanavan läpi ja mahdollistaa protonien erityksen munuaisessa. 2424 K. Mattila ja T. Haltia

Kuva 2. Akvaporiinin rakenne. Kanavan keskiosassa näkyvät vesimolekyylit ovat selektiivisyyssuodattimen hydrofiilisissa kohdissa. Usean vesimolekyylin yhtäaikainen sitoutuminen on osa mekanismia, joka estää kunkin molekyylin liian tiukan sitoutumisen ja mahdollistaa kanavan valtavan kapasiteetin. Keskellä näkyvät akvaporiineille tunnusomaisen NPA-sekvenssin asparagiinisivuketjut (Asn76 ja Asn192) ovat osa mekanismia, joka kääntää kutakin kanavan läpi kulkevaa vesimolekyyliä 180 estäen protonien johtumisen kalvon läpi. Sinisellä ja vaaleansinisellä merkityt lyhyet alfakierteet, jotka eivät ulotu kalvon läpi, ovat myös osa protonien kulun estävää mekanismia. Colton-veriryhmä aiheutuu AQP1:n polymorfiasta A45V: tavallisesti aminohappotähde 45 on alaniini (Co a ), mutta joillakin yksilöillä se on korvautunut valiinilla (Co b ). Kuvaan on merkitty silmän linssin AQP0:n mutaatiokohdat Glu Gly ja Thr Arg. Nämä mutaatiot aiheuttavat varhain alkavan kaihin. Ionikanavien rakenne ja mekanismi Ajattelu, aistit ja tunteet perustuvat hermosolukalvon ionikanavien synnyttämiin aktiopotentiaaleihin (Kaila 1985, Kandel ym. 2000). Myös useat muut prosessit, esimerkiksi sydämen syke ja insuliinineritys, ovat kytköksissä tiettyjen ionikanavien aktiivisuuteen. Ionikanavien toiminnasta on 50 vuoden aikana saatu valtava määrä tietoa, ensin klassisin sähköfysiologisin menetelmin, sitten mittaamalla yksittäisten ionikanavien toimintaa mikroelektrodein ja viimeksi molekyylibiologian ja genetiikan keinoin (Hille ym. 1999). Jo 1980-luvulla tiedettiin, että ionikanavissa täytyi olla ionisuodattimeksi kutsuttu rakenne, joka tekee niistä selektiivisiä vain tietylle ionille ja läpäisemättömiä muille. Kaliumkanavan ionisuodattimen arveltiin päästävän lävitseen vain vesiverhonsa menettäneitä ioneja; toisin sanoen proteiinissa pitää olla kemiallinen rakenne, joka riisuu kuljetettavan ionin vesivaipan. Tiedettiin myös, että kunkin kanavamolekyylin johtokyky on hyvin suuri, 10 100 miljoonaa ionia sekunnissa. Tyypillisessä kanavassa on joko jänniteherkkä tai ligandin sitoutumiseen perustuva porttimekanismi, joka säätelee kanavan aukeamista ja sulkeutumista. Roderick MacKinnon ryhtyi tutkimaan K + -kanavia 1986, aluksi tohtoritutkijana Christopher Millerin ryhmässä Brandeisin yliopistossa ja sitten omassa laboratoriossaan Harvardin yliopistossa. Aika oli otollinen, sillä ensimmäisen K + -kanavageenin (banaanikärpäsen Shaker-geeni) emäsjärjestys julkaistiin 1987. MacKinnon pääsi mukaan tuntemattoman geenimaan kartoitukseen; uusia kanavageenejä ilmaantui vuosittain, ja niitä verrattaessa kaikille K + -kanavaproteiineille yhteiset piirteet alkoivat hahmottua. Tärkeitä kokeellisia menetelmä olivat kohdennettu mutageneesi ja sähköfysiologia. MacKinnon osoitti mm. että skorpionin myrkky tukkii K + -kanavan kanavaosan, jonka suun muodostavat neljän identtisen kalvoproteiinin silmukkarakenteet. Silmukoista MacKinnon löy- Kemian Nobelin palkinto vesi- ja ionikanavien tutkijoille 2425

si K + -kanaville tunnusomaisen sekvenssin treoniini-valiini-glysiini-tyrosiini-glysiini ja päätteli tämän olevan osa K + -ionille spesifistä selektiivisyyssuodatinta. Ionikanavien fysikaalis-kemiallisen mekanismin selvittämistä kuitenkin rajoitti pahasti se, ettei kanavan kolmiulotteista rakennetta tunnettu. Tämä vaivasi MacKinnonia, ja hän päätti ryhtyä opettelemaan kristallografiaa ja proteiinien kiteytystä menetelmiä, jotka mahdollistavat atomitason rakennemäärityksen. Vuonna 1996 hän sai professuurin Rockefelleryliopistosta. Muutto terästi laboratorion suunnanmuutosta. New Yorkiin syntyi uusi ryhmä, jonka tavoitteena oli K + -kanavan rakenteen määritys. MacKinnonin tavoite oli looginen, mutta siihen liittyi merkittävä epäonnistumisen riski. Kanavaproteiinit ovat kalvoproteiineja ja sellaise- naan veteen liukenemattomia, mutta ne saadaan vesiliukoiseksi lisäämällä jotain detergenttiä eli ainetta, jossa on sekä vesipakoinen että vesiliukoinen osa ja joka voi korvata proteiinin normaalin lipidiympäristön. Röntgenkristallografiassa rakenteen määrityksen edellytys on, että puhdistettu proteiini-detergenttikompleksi saadaan kiteytettyä. Proteiini-detergenttikomplekseja on kuitenkin erittäin vaikea kiteyttää; vain noin 50 kalvoproteiinin osalta tässä on onnistuttu, kun taas vesiliukoisten proteiinien rakenteita tunnetaan yli 10 000. Lisäksi kanavaproteiinien pieni lukumäärä solussa hankaloittaa riittävän määrän puhdistamista kiteyttämistä varten. Kolmas ongelma liittyy kanavaproteiinien konformaatioihin: jotta proteiinimolekyylit kiteytyisivät, niiden tulisi olla konformaatioltaan identtisiä. Tämä ehto ei välttämättä ole A P + Ulkopuoli Solukalvo B Depolarisaatio S3a S2 S3b ++ S4 ++ N S1 S5 C P K + N K + S6 K + K + C Sisäpuoli + Ulkopuoli Solukalvo Sisäpuoli Jännitesensorin airo Kuva 3. A)»Inward-rectifier» -K + -kanava. Kanavan muodostaa neljä identtistä proteiinia, joissa kussakin on kaksi kalvon läpäisevää alfakierrettä. Jälkimmäiset kierteet muodostavat kanavan seinämät ja kierteiden välillä olevat P-silmukat kanavan suuosan ja ionisuodattimen. Streptomyces lividansin KcsA K + -kanava, jonka rakenteen MacKinnon ryhmineen määritti, muistuttaa kuvan proteiinia. B) Jänniteherkkä K + -kanava on neljän samanlaisen proteiinin kompleksi. Proteiinin C-terminaalinen kanavaosa (kalvon läpäisevät alfakierteet S5 ja S6) on kuin kuvassa A. N-terminaalinen osa (alfakierteet S1, S2, S3a, S3b ja S4) muodostaa kanavan jännitesensorin, joka laskostuu kuvan osoittamalla tavalla kalvon sisään. S3b ja S4 muodostavat jännitesensorin airon, jonka positiiviset varaukset reagoivat kalvopotentiaalin muutokseen eli depolarisaatioon. Depolarisaatio muuttaa S3b:n ja S4:n asentoa kalvon sisäpinnalta ulkopinnalle, jolloin kanavan portti (joka muodostuu lähellä kalvon sisäpuolta olevista S5:n ja S6:n osista) aukeaa. Jännitesensorit sijaitsevat rengasmaisesti kanavaosan ympärillä. 2426 K. Mattila ja T. Haltia

A B Kuva 4. A) Aeropyrum pernixin jänniteriippuvaisen kaliumkanavan rakenne solun ulkopuolelta katsottuna. Proteiinien rakenteet on esitetty pääketjujen sijaintia kuvaavina nauhamalleina. Kuvan keskellä oleva K + -ioni (vihreä pallo) on kanavan suodatinosassa. Kanavan neljä identtistä proteiinia on esitetty eri väreillä (punainen, violetti, sininen ja vihreä). Kiteyttämisessä apuna käytetyt vasta-ainemolekyylit on värjätty harmaiksi. Jännitesensorien airot on ympyröity. B) K + -kanavan kanavaosan muodostavat kierteet S5 ja S6 sekä niiden välissä oleva suodatinosa (turkoosi). Kuvassa on esitetty selvyyden vuoksi vain kahden vastakkaisen alayksikön kanavaosan rakenne. Lähellä ulkopintaa oleva ionisuodatin ja sen kanssa limittäin oleva lyhyt turkoosi alfakierre ovat säilyneet miltei kaikissa kaliumkanavissa. Suodattimessa olevat karbonyylihapet vastaavat juuri K + -ionien vesikehää, mikä edistää vain K + -ionien siirtymistä vesiliuoksesta suotimeen. Toisaalta usean K + -ionin samanaikainen sitoutuminen johtaa ionienväliseen sähköiseen hylkimiseen, mikä edistää ionijonon kulkua kanavan läpi. Lisäksi lyhyiden turkoosien alfakierteiden dipoliluonne luo kanavan keskelle K + -ionien kulkeutumista helpottavan negatiivisen sähkökentän. Suodattimen alapuoliseen onteloon ionit voivat siirtyä vesikehänsä (punaiset pallot) säilyttäen. S5- ja S6-kierteiden liike toimii kanavan porttimekanismina. Kanavan jännitesensori (ei näkyvissä ) pystyy liikuttamaan S5- ja S6-kierteitä niin, että kierteiden päät sulkevat ionien pääsyn solusta kanavaan. Rakenteeseen on merkitty oranssilla kolme aminohappoa, joiden Suomesta löydetyt mutaatiot (D317N, T311I, HERG-1 Fin) altistavat pitkä QT -oireyhtymänä tunnetulle sydämen rytmihäiriölle (Saarinen ym. 1998, Piippo ym. 2000). On huomattavaa, että kaksi mutaatioista osuu ionisuodattimeen. Kaksi mutaatiota (keltainen väri S6-kierteessä), jotka aiheuttavat ajoittaista ataksiaa (episodic ataxia type 1), johtavat kanavan ennenaikaiseen sulkeutumiseen (Maylie ym. 2002). Kemian Nobelin palkinto vesi- ja ionikanavien tutkijoille 2427

merkityksetön kanavaproteiinien porttimekanismin ja konformationaalisesti joustavan jännitesensorin vuoksi. 1990-luvulla havaittiin, että K + -kanavia esiintyy kaikissa elämänmuodoissa, myös arkkibakteereissa ja bakteereissa, jotka ilmaantuivat maapallolle yli miljardi vuotta ennen aitotumallisia. Prokaryoottien proteiinit ovat tavallisesti yksinkertaisempia kuin eukaryoottiset vastineensa. Tutkijalle tämä on usein etu. Lisäksi prokaryoottien geenejä voidaan helposti muokata esimerkiksi proteiinin ylituottoa varten. Näistä syistä MacKinnon päätti ryhtyä käyttämään prokaryoottien K + -kanavia. Hän valitsi kohteekseen juuri löydetyn Streptomyces lividans -bakteerin KcsA K + -kanavan, joka muistuttaa aitotumallisten ns. inward-rectifier- ja Shaker-kaliumkanavia (kuva 3A). Bakteerin K + -kanavan geeni kloonattiin, ja kolibakteerin avulla kanavaproteiinia pystyttiin tuottamaan runsaasti kiteytysyrityksiä varten. Nämä tuottivatkin tulosta ällistyttävän nopeasti. MacKinnonin työryhmän läpimurtoartikkelissa huhtikuulta 1998 (Doyle ym.) kuvataan KcsA K + -kanavan kartiomainen rakenne konformaatiossa, jossa sen portti on kiinni. Kanavan ionisuodatin siihen sitoutuneine K + -ioneineen ja kanavaosan veden täyttämä onkalo ovat sopusoinnussa monien aikaisempien tulosten kanssa (ks. kuva 4B). Läpimurtoa seurasivat saman kanavan rakenteen tarkempi määritys (Zhou ym. 2001), jossa käytettiin hyväksi kanavaproteiinia vastaan tehtyä monoklonaalista vasta-ainetta, ja erään termofiilisen arkkibakteerin Ca 2+ :sta riippuvaisella portilla varustetun K + -kanavan rakenteen selvitys portti auki -konformaatiossa (Jiang ym. 2002). Tärkein ja Nobelin palkinnon kannalta ehkä ratkaiseva voimannäyte oli kuitenkin vielä tulossa. KcsA K + -kanavan kussakin neljässä alayksikössä on vain kaksi kalvon läpäisevää alfakierrettä, jotka muodostavat ionikanavan seinämät. Kierteiden välinen silmukka sisältää kanavan ionisuodattimen. Hermoston toiminnassa keskeisten jänniteherkkien eli depolarisaation aktivoimien kanavien alayksikön on kuitenkin otaksuttu sisältävän kuusi kalvoheliksiä. Neljä ensimmäistä kierrettä muodostavat kanavan jännitesensorin ja kaksi viimeistä vastaavat KcsA K + -kanavan kahta kierrettä. Jännitesensorin positiiviset varaukset reagoivat depolarisaatioon, ja sensorin konformaatio muuttuu, mikä johtaa kanavan porttiosan aukeamiseen. K + -ionit virtaavat solusta ulos ja hermosolukalvo repolarisoituu. Miten jännitesensori avaa ja sulkee kanavaosan portin? MacKinnonin ryhmineen on vastannut tähän kysymykseen kahdessa Nature-lehden artikkelissa (Jiang ym. 2003a, b), joissa kuvataan 95 C:ssa elävän Aeropyrum pernix -arkkibakteerin jänniteherkän K + -kanavan (KvAP:n) rakenne ja mekanismi (kuva 3B ja 4). Myös tämä kanava kiteytettiin vasta-aineen avulla (kuva 4A). Rakenteen suuri yllätys on jännitesensorin rakenne: yksikään sen alfakierteistä ei läpäise kalvoa, kuten oli otaksuttu. Heliksejä onkin viisi (S1, S2, S3a, S3b ja S4), ja ne ovat kalvon tason suuntaisina lipidikaksoiskerroksen sisällä miltei kohtisuorassa kanavahelikseihin S5 ja S6 nähden (kuva 3B). S3b ja S4 arginiinisivuketjuineen muodostavat jänniteherkän airon, joka depolarisaatiossa liikkuu läheltä kalvon sisäpintaa kalvon ulkopinnalle. Tämä vipuliike avaa S5:stä ja S6:sta koostuvan portin, jolloin K + -ionit pääsevät ulos solusta ja palauttavat lepopotentiaalin (kuva 3B). Agren ja MacKinnonin tutkimukset ovat johtaneet kanavaproteiinien fysikokemiallisten toimintaperiaatteiden hahmottumiseen. Ioni- tai vesispesifinen suodatin, kanava, portti ja portin aukeamismekanismi voidaan nyt määrittää täsmällisinä kemiallisina rakenteina ja rakennemuutoksina. Rakenteet kertovat, miten kanavaproteiinit ovat ratkaisseet suuren johtokyvyn ja äärimmäisen spesifisyyden välisen näennäisen ristiriidan. Näiden kanavaproteiinien rakenteen selvittäminen valaa uskoa ja innostusta muitakin kalvoproteiineja tutkiviin rakennebiologeihin. Edessä ovat epäilemättä mielenkiintoiset ajat, ja ehkä jo lähitulevaisuudessa saamme selville, miten aktiopotentiaalin primus motor eli jänniteherkkä Na + -kanava eroaa toiminnaltaan K + -kanavasta. 2428 K. Mattila ja T. Haltia

Kirjallisuutta Agre P, Kozono D. Aquaporin water channels: molecular mechanisms for human diseases. FEBS Lett 2003;555:72 8. Baker ME, Saier MH. A common ancestor for bovine lens fiber major intrinsic protein, soybean nodulin-26 protein, and E. coli glycerol facilitator. Cell 1990;60:185 6. Denker BM, Smith BL, Kuhajda FP, Agre P. Identification, purification, and partial characterization of a novel M r 28,000 integral membrane protein from erythrocytes and renal tubules. J Biol Chem 1988;263:15634 42. Doyle DA, Morais-Cabral JH, Pfuetzner RA, ym. The structure of the potassium channel: molecular basis of K+ conduction and selectivity. Science 1998;280:69 77. Fu D, Libson A, Miercke LJ, ym. Structure of a glycerol-conducting channel and the basis for its selectivity. Science 2000;290:481 6. Gennis, RB. Biomembranes. Molecular structure and function. New York: Springer-Verlag, 1989. Guerrero FD, Jones JT, Mullet JE. Turgor-responsive gene transcription and RNA levels increase rapidly when pea shoots are wilted. Sequence and expression of three inducible genes. Plant Mol Biol 1990;15:11 26. Hille B, Armstrong CM, MacKinnon R. Ion channels: from idea to reality. Nat Med 1999;5:1105 9. Jiang Y, Lee A, Chen J, Cadene M, Chait BT, MacKinnon R. Crystal structure and mechanism of a calcium-gated potassium channel. Nature 2002;417:515 22. Jiang Y, Lee A, Chen J, Cadene M, Chait BT, MacKinnon R. X-ray structure of a voltage-dependent K + -channel. Nature 2003(a);423:33 41. Jiang Y, Ruta V, Chen J, Lee A, MacKinnon R. The principle of gating charge movement in a voltage-dependent K + channel. Nature 2003(b);423:42 8. Kaila K. Hermoston ja käyttäytymisen biologiaa. Helsinki: Otava, 1985. Kandel ER, Schwarz JH, Jessell TM. Principles of neural science. 4. pianos. New York: McGraw-Hill, 2000. Maylie B, Bissonnette E, Virk M, Adelman JP, Maylie JG. Episodic ataxia type 1 mutations in the human Kv1.1 potassium channel alter hkvbeta 1-induced N-type inactivation. J Neurosci 2002 22:4786 93. Murata K, Mitsuoka K, Walz T, ym. Structural determinants of water permeation trough aquaporin-1. Nature 2000;407:599 605. Pao GM, Wu L-F, Johnson KD, ym. Evolution of the MIP family of integral membrane transport proteins. Mol Microbiol 1991;5:33 7. Piippo K, Laitinen P, Swan H, ym. Homozygosity for a HERG potassium channel mutation causes a severe form of long QT syndrome: Identification of an apparent founder mutation in the Finns. J Am Coll Cardiol 2000;35:1919 25. Preston GM, Agre P. Isolation of the cdna for erythrocyte integral membrane protein of 28 kilodaltons: member of an ancient channel family. Proc Natl Acad Sci U S A 1991;88:11110 4. Preston GM, Carrol TP, Guggino WB, Agre P. Appearance of water channels in Xenopus oocytes expressing red cell CHIP28 protein. Science 1992;256:385 7. Saarinen K, Swan H, Kainulainen K, Toivonen L, Viitasalo M, Kontula K. Molecular genetics of the long QT syndrome: two novel mutations of the KvLQT1 gene and phenotypic expression of the mutant gene in a large kindred. Hum Mutat 1998;11:158. Savage DF, Egea PF, Robles YC, O Connel JD, Stroud RM. PLoS Biol 2003 (painossa). Smith BL, Agre P. Erythrocyte Mr 28,000 transmemrane protein exists as a multisubunit oligomer similar to channel proteins. J Biol Chem 1991;266:6407 PloS Biol 15. Sui H, Han B-G, Lee JK, Walian P, Jap BK. Structural basis of waterspecific transport through the AQP1 water channel. Nature 2001;414:872 8. Wistow GJ, Pisano MM, Chepelinsky AB. Tandem sequence repeats on transmembrane proteins. Trends Biochem Sci 1991;16:170 1. Zhou Y, Morais-Cabral JH, Kaufman A, MacKinnon R. Chemistry of ion coordination and hydration revealed by a K + channel-fab complex at 2.0 Å resolution. Nature 2001;414:43 8. Zeidel ML, Ambudkar SV, Smith BL, Agre P. Reconstitution of functional water channels in liposomes containing purified red cell CHIP28 protein. Biochemistry 1992;31:7436 40. KIMMO MATTILA, FM, tutkija TUOMAS HALTIA, dosentti, tohtoriassistentti haltia@cc.helsinki.fi Helsingin yliopiston biolääketieteen laitos, biokemia PL 63, 00014 Helsingin yliopisto 2429