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Expression of the chloride channel CLC-K in human airway epithelial cells

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Airway submucosal gland function is severely disrupted in cystic fibrosis (CF), as a result of genetic mutation of the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR), an apical membrane Cl channel. To identify other Cl channel types that could potentially substitute for lost CFTR function in these cells, we investigated the functional and molecular expression of Cl channels in Calu-3 cells, a human cell line model of the submucosal gland serous cell. Whole cell patch clamp recording from these cells identified outwardly rectified, pH- and calcium-sensitive Cl currents that resemble those previously ascribed to ClC-K type chloride channels. Using reverse transcription – polymerase chain reaction, we identified expression of mRNA for ClC-2, ClC-3, ClC-4, ClC-5, ClC-6, ClC-7, ClC-Ka, and ClC-Kb, as well as the common ClC-K channel β subunit barttin. Western blotting confirmed that Calu-3 cells express both ClC-K and barttin protein. Thus, Calu-3 cells express multiple members of the ClC family of Cl channels that, if also expressed in native submucosal gland serous cells within the CF lung, could perhaps act to partially substitute lost CFTR function. Furthermore, this work represents the first evidence for functional ClC-K chloride channel expression within the lung.

La fonction de la glande sous-muqueuse des voies aériennes est fortement perturbée dans la fibrose kystique du pancréas (FK), en raison d’une mutation génétique du régulateur de conductance transmembranaire (CFTR), un canal Cl de la membrane apicale. Pour identifier d’autres types de canaux Cl susceptibles de se substituer à la fonction perdue du CFTR dans ces cellules, nous avons examiné l’expression fonctionnelle et moléculaire des canaux Cl dans les cellules Calu-3, un modèle de lignée cellulaire humaine de la cellule séreuse de la glande sous-muqueuse. Un enregistrement patch clamp en configuration cellule entière a identifié des courants Cl à rectification sortante, sensibles au calcium et au pH, qui ressemblent à ceux déjà attribués aux canaux de type ClC-K. La technique RT–PCR a permis d’identifier l’expression de l’ARNm pour ClC-2, ClC-3, ClC-4, ClC-5, ClC-6, ClC-7, ClC-8, ClC-Ka et ClC-Kb, ainsi que la sous-unité β commune aux canaux ClC-K, barttine. Le transfert de type Western a confirmé que les cellules Calu-3 expriment tant les canaux ClC-K que la protéine barttine. Ainsi, les cellules Calu-3 expriment de multiples membres de la famille ClC des canaux Cl qui, s’il sont aussi exprimés dans les cellules séreuses sous-muqueuses natives du poumon FK, pourraient peut-être agir aussi comme substitut partiel de la fonction CFTR perdue. De plus, ce travail représente le premier témoignage de l’expression de canaux chlorure ClC-K fonctionnels dans le poumon.
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Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2005

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