Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с канала Cation )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с ионным телевидением или ионной имплантацией .
Принципиальная схема ионного канала. 1 - домены канала (обычно четыре на канал), 2 - наружный вестибюль, 3 - фильтр селективности , 4 - диаметр фильтра селективности, 5 - сайт фосфорилирования , 6 - клеточная мембрана .

Ионные каналы представляют собой порообразующие мембранные белки, которые позволяют ионам проходить через поры канала. Их функции включают в себя создание покоя мембранного потенциала , [1] формирование потенциалов действия и другие электрические сигналы путем стробирования потока ионов через клеточную мембрану , контролируя поток ионов через секреторные и эпителиальные клетки , и регулирующий клеточный объем. Ионные каналы присутствуют в мембранах всех клеток. [2] [3] Ионные каналы являются одним из двух классов ионофорныхбелки, другие - переносчики ионов . [4]

Изучение ионных каналов часто включает в себя биофизики , электрофизиологии и фармакологии , при использовании методов , включая зажим напряжения , зажим патч , иммуногистохимии , рентгеновской кристаллографии , рентгеноскопии , и RT-PCR . Их классификация как молекул называется каналомикой .

Основные функции [ править ]

Фильтр селективности, пропускающий только ионы калия через калиевый канал ( PDB: 1K4C ).

Есть две отличительные особенности ионных каналов, которые отличают их от других типов белков-переносчиков ионов: [4]

  1. Скорость переноса ионов через канал очень высока (часто 10 6 ионов в секунду или больше).
  2. Ионы проходят через каналы вниз по их электрохимическому градиенту , который является функцией концентрации ионов и мембранного потенциала, «в гору», без ввода (или помощи) метаболической энергии (например, АТФ , механизмов совместного транспорта или механизмов активного транспорта ).

Ионные каналы расположены внутри мембран всех возбудимых клеток [3] и многих внутриклеточных органелл . Их часто описывают как узкие, заполненные водой туннели, через которые проходят только ионы определенного размера и / или заряда. Эта характеристика называется избирательной проницаемостью . Пора архетипического канала имеет ширину всего в один или два атома в самом узком месте и является селективной для определенных видов ионов, таких как натрий или калий . Однако некоторые каналы могут быть проницаемы для прохождения более чем одного типа ионов, обычно имеющих общий заряд: положительный ( катионы ) или отрицательный ( анионы). Ионы часто движутся через сегменты поры канала одним файлом почти так же быстро, как ионы движутся через свободный раствор. Во многих ионных каналах прохождение через пору регулируется «воротами», которые могут открываться или закрываться в ответ на химические или электрические сигналы, температуру или механическую силу.

Ионные каналы представляют собой интегральные мембранные белки , обычно образованные в виде сборок из нескольких отдельных белков. Такие «мульти- субъединичные » сборки обычно включают круговое расположение идентичных или гомологичных белков, плотно упакованных вокруг заполненной водой поры через плоскость мембраны или липидного бислоя . [5] [6] Для большинства потенциалзависимых ионных каналов порообразующие субъединицы называются α-субъединицами, а вспомогательные субъединицы обозначаются β, γ и так далее.

Биологическая роль [ править ]

Поскольку каналы лежат в основе нервного импульса, и поскольку каналы, активируемые передатчиком, обеспечивают проведение через синапсы , каналы являются особенно важными компонентами нервной системы . Действительно, многочисленные токсины, которые организмы вырабатывают для отключения нервной системы хищников и жертв (например, яды, вырабатываемые пауками, скорпионами, змеями, рыбами, пчелами, морскими улитками и другими), работают, модулируя проводимость ионных каналов и / или кинетика. Кроме того, ионные каналы являются ключевыми компонентами в самых разнообразных биологических процессов , которые включают быстрые изменения в клетках, таких как сердца , скелетных и гладких мышц сжатия ,эпителиальный транспорт питательных веществ и ионов, активация Т-клеток и высвобождение инсулина бета-клетками поджелудочной железы . При поиске новых лекарств ионные каналы часто становятся мишенью. [7] [8] [9]

Разнообразие [ править ]

Только в клетках внутреннего уха существует более 300 типов ионных каналов. [10] Ионные каналы можно классифицировать по природе их ворот , видам ионов, проходящих через эти ворота, количеству ворот (пор) и локализации белков.

Дальнейшая неоднородность ионных каналов возникает, когда каналы с разными составляющими субъединицами порождают определенный вид тока. [11] Отсутствие или мутация одного или нескольких типов субъединиц канала может привести к потере функции и потенциально может лежать в основе неврологических заболеваний.

Классификация по стробированию [ править ]

Ионные каналы можно классифицировать по стробированию, то есть по тому, что открывает и закрывает каналы. Например, потенциал-управляемые ионные каналы открываются или закрываются в зависимости от градиента напряжения на плазматической мембране, тогда как управляемые лигандом ионные каналы открываются или закрываются в зависимости от связывания лигандов с каналом.

Стробированные по напряжению [ править ]

Основная статья: Ионный канал с регулируемым напряжением

Управляемые напряжением ионные каналы открываются и закрываются в ответ на мембранный потенциал .

  • Управляемые по напряжению натриевые каналы : это семейство состоит как минимум из 9 членов и в значительной степени отвечает за создание и распространение потенциала действия . Порообразующие субъединицы α очень большие (до 4000 аминокислот ) и состоят из четырех гомологичных повторяющихся доменов (I-IV), каждый из которых включает шесть трансмембранных сегментов (S1-S6), всего 24 трансмембранных сегмента. Члены этого семейства также объединяются со вспомогательными субъединицами β, каждая из которых покрывает мембрану один раз. Обе субъединицы α и β сильно гликозилированы .
  • Управляемые напряжением кальциевые каналы : это семейство состоит из 10 членов, хотя известно, что они объединяются с α 2, δ, β и γ субъединицами. Эти каналы играют важную роль как в связывании мышечного возбуждения с сокращением, так и в возбуждении нейронов с высвобождением медиатора. Субъединицы α имеют общее структурное сходство с таковыми из натриевых каналов и одинаково велики.
    • Катионные каналы сперматозоидов : это небольшое семейство каналов, обычно называемых каналами Катспера, связано с двухпоровыми каналами и отдаленно связано с каналами TRP .
  • Напряжения закрытого калиевых каналов (K V ): Это семейство содержит почти 40 членов, которые далее разделены на 12 подсемейств. Эти каналы известны в основном своей ролью в реполяризации клеточной мембраны после потенциалов действия . Субъединицы α имеют шесть трансмембранных сегментов, гомологичных одному домену натриевых каналов. Соответственно, они собираются как тетрамеры, образуя функционирующий канал.
  • Некоторые временные каналы рецепторного потенциала : эта группа каналов, обычно называемая просто TRP-каналами, названа в честь их роли в фототрансдукции Drosophila . Это семейство, состоящее как минимум из 28 членов, невероятно разнообразно по способам активации. Некоторые каналы TRP кажутся постоянно открытыми, в то время как другие управляются напряжением , внутриклеточным Ca 2+ , pH, окислительно-восстановительным состоянием, осмолярностью и механическим растяжением . Эти каналы также различаются в зависимости от иона (ов), которые они проходят, некоторые из них являются селективными по отношению к Ca 2+, а другие менее селективны, действуя как катионные каналы. Это семейство подразделяется на 6 подсемейств на основе гомологии: классические ( TRPC), ваниллоидные рецепторы ( TRPV ), меластатин ( TRPM ), полицистины ( TRPP ), муколипины ( TRPML ) и трансмембранный белок 1 анкирина ( TRPA ).
  • Циклические нуклеотидно-управляемые каналы, активируемые гиперполяризацией : открытие этих каналов происходит из-за гиперполяризации, а не деполяризации, необходимой для других циклических нуклеотид-управляемых каналов. Эти каналы также чувствительны к циклическим нуклеотидам цАМФ и цГМФ , которые изменяют чувствительность к напряжению открытия канала. Эти каналы проницаемы для одновалентных катионов K + и Na + . Есть 4 члена этого семейства, все из которых образуют тетрамеры шести трансмембранных α-субъединиц. Поскольку эти каналы открываются в условиях гиперполяризации, они функционируют как каналы стимуляции сердца в сердце, особенно в узле SA .
  • Протонные каналы, управляемые напряжением: каналы протонов, управляемые напряжением, открываются с деполяризацией, но сильно чувствительны к pH. В результате эти каналы открываются только тогда, когда электрохимический градиент направлен наружу, так что их открытие позволит только протонам покинуть клетки. Таким образом, их функция заключается в вытеснении кислоты из клеток. Другая важная функция происходит у фагоцитов (например, эозинофилов , нейтрофилов , макрофагов ) во время «респираторного взрыва». Когда бактерии или другие микробы поглощаются фагоцитами, фермент НАДФН-оксидаза собирается в мембране и начинает производить активные формы кислорода.(АФК), которые помогают убивать бактерии. НАДФН-оксидаза является электрогенным, перемещая электроны через мембрану, а протонные каналы открываются, позволяя потоку протонов уравновешивать движение электронов электрически.

Ligand-gated (нейротрансмиттер) [ править ]

Основная статья: Ионный канал, управляемый лигандом

Эта группа каналов, также известная как ионотропные рецепторы , открывается в ответ на связывание определенных молекул лиганда с внеклеточным доменом рецепторного белка. Связывание лиганда вызывает конформационные изменения в структуре белка канала, что в конечном итоге приводит к открытию ворот канала и последующему потоку ионов через плазматическую мембрану. Примеры таких каналов включают катионопроницаемый «никотиновый» ацетилхолиновый рецептор , ионотропные рецепторы , управляемые глутаматом , кислотно-чувствительные ионные каналы ( ASIC ), [12] АТФ-управляемые рецепторы P2X и анионопроницаемая гамма-аминомасляная кислота, управляемая ГАМК. рецептор .

Ионные каналы, активируемые вторичными мессенджерами, также могут быть отнесены к этой группе, хотя лиганды и вторичные мессенджеры в остальном отличаются друг от друга.

Lipid-gated [ править ]

Основная статья: Липид-зависимые ионные каналы

Эта группа каналов открывается в ответ на связывание специфических липидных молекул с трансмембранным доменом канала, обычно около внутреннего листка плазматической мембраны. [13] Фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат ( PIP 2 ) и фосфатидная кислота ( PA ) являются наиболее хорошо охарактеризованными липидами, закрывающими эти каналы. [14] [15] [16] Многие калиевые каналы утечки управляются липидами, включая калиевые каналы внутреннего выпрямителя и два калиевых канала поровых доменов TREK-1 и TRAAK. Семейство калиевых каналов KCNQ блокируется PIP 2 . [17]Напряжение активированного калиевого канала (Kv) регулируется PA. Его средняя точка активации сдвигается на +50 мВ при гидролизе ПА, вблизи мембранных потенциалов покоя. [18] Это предполагает, что Kv может открываться гидролизом липидов независимо от напряжения, и может квалифицировать этот канал как двойной липидный и потенциал-зависимый канал.

Другие ворота [ править ]

Гейтинг также включает активацию и инактивацию вторичными посредниками изнутри клеточной мембраны, а не извне клетки, как в случае с лигандами.

  • Некоторые калиевые каналы:
    • Калиевые каналы внутреннего выпрямителя : эти каналы позволяют ионам калия течь в ячейку "внутренним выпрямлением": калий течет более эффективно, чем из ячейки. Это семейство состоит из 15 официальных и 1 неофициального члена и далее подразделяется на 7 подсемейств на основе гомологии. На эти каналы действуют субъединицы βγ внутриклеточного АТФ , PIP 2 и G-белка . Они участвуют в важных физиологических процессах, таких как активность кардиостимулятора в сердце, высвобождение инсулина и поглощение калия глиальными клетками . Они содержат только два трансмембранных сегмента, соответствующих центральным порообразующим сегментам K V и K Caканалы. Их α-субъединицы образуют тетрамеры.
    • Калиевые каналы, активируемые кальцием : это семейство каналов активируется внутриклеточным Ca 2+ и состоит из 8 членов.
    • Калиевый канал тандемной поровой области : это семейство из 15 членов формирует так называемые каналы утечки и демонстрирует (открытое) исправление по Гольдману-Ходжкин-Кацу . Вопреки их общепринятому названию «двухпоровые калиевые каналы», эти каналы имеют только одну пору, но два поровых домена на субъединицу. [19] [20]
  • Двухпоровые каналы включают катионные каналы, управляемые лигандом, и каналы, управляемые напряжением, названные так потому, что они содержат две порообразующие субъединицы. Как следует из названия, у них две поры. [21] [22] [23] [24] [25]
  • Световые каналы, такие как канал родопсин, открываются непосредственно фотонами .
  • Каналы механочувствительных ионов открываются под действием растяжения, давления, сдвига и смещения.
  • Циклические нуклеотидно-управляемые каналы : это суперсемейство каналов включает два семейства: циклические нуклеотид-управляемые (CNG) каналы и активируемые гиперполяризацией, циклические нуклеотидно-управляемые (HCN) каналы. Эта группировка носит скорее функциональный, чем эволюционный характер.
    • Циклические каналы, управляемые нуклеотидами: это семейство каналов характеризуется активацией либо внутриклеточным цАМФ, либо цГМФ . Эти каналы в первую очередь проницаемы для одновалентных катионов, таких как K + и Na + . Они также проницаемы для Ca 2+ , хотя он их закрывает. Всего 6 членов этого семейства, которое делится на 2 подсемейства.
    • Циклические нуклеотидно-управляемые каналы, активируемые гиперполяризацией
  • Управляемые по температуре каналы: Члены суперсемейства переходных рецепторных потенциальных ионных каналов , такие как TRPV1 или TRPM8 , открываются либо при высоких, либо при низких температурах.

Классификация по типу ионов [ править ]

  • Хлоридные каналы : это суперсемейство каналов состоит примерно из 13 членов. К ним относятся ClC, CLIC, Bestrophins и CFTR. Эти каналы неселективны для небольших анионов; однако хлорид является наиболее распространенным анионом, и поэтому они известны как хлоридные каналы.
  • Калиевые каналы
    • Калиевые каналы , управляемые напряжением, например, Kvs, Кирс и т. Д.
    • Калиевые каналы , активируемые кальцием, например, BKCa или MaxiK, SK и т. Д.
    • Калиевые каналы внутреннего выпрямителя
    • Двухпористые калиевые каналы : это семейство из 15 членов формирует так называемые каналы утечки , и они демонстрируют (открытое) выпрямление по Гольдману-Ходжкин-Кацу .
  • Натриевые каналы
    • Напряжение-управляемые натриевые каналы (NaVs)
    • Эпителиальные натриевые каналы (ENaC) [26]
  • Кальциевые каналы (CaVs)
  • Протонные каналы
    • Протонные каналы, управляемые напряжением
  • Неселективные катионные каналы : они неизбирательно пропускают через канал многие типы катионов, в основном Na + , K + и Ca 2+ .
    • Большинство временных каналов рецепторного потенциала

Классификация по клеточной локализации [ править ]

Ионные каналы также классифицируются по их субклеточной локализации. Плазматическая мембрана составляет около 2% всей мембраны клетки, тогда как внутриклеточные органеллы содержат 98% мембраны клетки. Основными внутриклеточными компартментами являются эндоплазматический ретикулум , аппарат Гольджи и митохондрии . По локализации ионные каналы классифицируются как:

  • Плазматические мембранные каналы
    • Примеры: управляемые напряжением калиевые каналы (Kv), натриевые каналы (Nav), кальциевые каналы (Cav) и хлоридные каналы (ClC).
  • Внутриклеточные каналы, которые в дальнейшем подразделяются на разные органеллы.
    • Каналы эндоплазматического ретикулума : RyR, SERCA, ORAi
    • Митохондриальные каналы: mPTP, KATP, BK, IK, CLIC5, Kv7.4 на внутренней мембране и VDAC и CLIC4 в качестве каналов внешней мембраны.

Другие классификации [ править ]

Некоторые ионные каналы классифицируются по продолжительности их реакции на раздражители:

  • Каналы временного рецепторного потенциала : эта группа каналов, обычно называемая просто TRP-каналами, названа в честь их роли в зрительной фототрансдукции Drosophila . Это семейство, состоящее как минимум из 28 членов, разнообразно по механизмам активации. Некоторые каналы TRP остаются постоянно открытыми, в то время как другие управляются напряжением , внутриклеточным Ca 2+ , pH , окислительно-восстановительным состоянием, осмолярностью и механическим растяжением . Эти каналы также различаются в зависимости от иона (ов), которые они проходят, некоторые из них являются селективными для Ca 2+в то время как другие являются менее избирательными катионными каналами. Это семейство подразделяется на 6 подсемейств на основе гомологии: канонический TRP ( TRPC ), ваниллоидные рецепторы ( TRPV ), меластатин ( TRPM ), полицистины ( TRPP ), муколипины ( TRPML ) и трансмембранный белок 1 анкирина ( TRPA ).

Подробная структура [ править ]

Каналы различаются по иону, который они пропускают (например, Na + , K + , Cl - ), способам их регулирования, количеству субъединиц, из которых они состоят, и другим аспектам структуры. [27] Каналы, принадлежащие к самому большому классу, который включает в себя потенциал-зависимые каналы, лежащие в основе нервного импульса, состоят из четырех субъединиц с шестью трансмембранными спиралями.каждый. При активации эти спирали перемещаются и открывают поры. Две из этих шести спиралей разделены петлей, которая выстилает пору и является основным фактором, определяющим селективность и проводимость ионов в этом классе каналов и некоторых других. Существование и механизм ионной селективности были впервые постулированы в конце 1960-х годов Бертилом Хилле и Клэем Армстронгом . [28] [29] [30] [31] [32] Идея ионной селективности для калиевых каналов заключалась в том, что карбонильные атомы кислорода в белковых каркасах «фильтра селективности» (названного Бертилом Хилле)) мог бы эффективно заменить молекулы воды, которые обычно защищают ионы калия, но ионы натрия были меньше по размеру и не могли быть полностью обезвожены, чтобы обеспечить такое экранирование, и поэтому не могли проходить через них. Этот механизм был окончательно подтвержден, когда была выяснена первая структура ионного канала. Бактериальный калиевый канал KcsA, состоящий только из фильтра селективности, петли «Р» и двух трансмембранных спиралей, был использован в качестве модели для изучения проницаемости и селективности ионных каналов в лаборатории Маккиннона. Определение молекулярной структуры KcsA Родериком Маккинноном с использованием рентгеновской кристаллографии было удостоено Нобелевской премии по химии 2003 года . [33]

Из-за их небольшого размера и сложности кристаллизации интегральных мембранных белков для рентгеноструктурного анализа ученые лишь совсем недавно смогли напрямую изучить, как «выглядят» каналы. В частности, в тех случаях, когда кристаллография требовала удаления каналов из их мембран с помощью моющего средства, многие исследователи считают полученные изображения предварительными. Примером может служить долгожданная кристаллическая структура потенциалзависимого калиевого канала, о которой было сообщено в мае 2003 года. [34] [35]Одна неизбежная двусмысленность в отношении этих структур связана с убедительными доказательствами того, что каналы меняют конформацию по мере их работы (например, они открываются и закрываются), так что структура в кристалле может представлять любое из этих рабочих состояний. Большинство из того, что исследователи пришли к выводу о функционировании каналов, они установили с помощью электрофизиологии , биохимии , сравнения последовательностей генов и мутагенеза .

Каналы могут иметь от одного (CLIC) до нескольких трансмембранных (K-каналы, P2X-рецепторы, Na-каналы) доменов, которые охватывают плазматическую мембрану с образованием пор. Пора может определять избирательность канала. Ворота могут быть сформированы как внутри, так и вне области поры.

Фармакология [ править ]

Основная статья: Модулятор канала

Химические вещества могут модулировать активность ионных каналов, например, блокируя или активируя их.

Блокаторы ионных каналов [ править ]

Основная статья: Блокатор ионных каналов

Различные блокаторы ионных каналов (неорганические и органические молекулы) могут модулировать активность и проводимость ионных каналов. Некоторые часто используемые блокаторы включают:

  • Тетродотоксин (ТТХ), используемый рыбами-фугу и некоторыми видами тритонов для защиты. Блокирует натриевые каналы.
  • Сакситоксин вырабатывается динофлагеллятами, также известными как « красный прилив ». Он блокирует зависимые от напряжения натриевые каналы.
  • Конотоксин используется конусообразными улитками для охоты на добычу.
  • Лидокаин и новокаин относятся к классу местных анестетиков, которые блокируют ионные каналы натрия.
  • Дендротоксин вырабатывается змеями мамба и блокирует калиевые каналы.
  • Ибериотоксин вырабатывается Buthus tamulus (восточно-индийский скорпион) и блокирует калиевые каналы.
  • Heteropodatoxin производится Heteropoda venatoria (Huntsman коричневого паука или лайя) и блокирует калиевые каналы.

Активаторы ионных каналов [ править ]

Основная статья: Ионный канал открытия

Известно, что несколько соединений способствуют открытию или активации определенных ионных каналов. Они классифицируются по каналу, на котором действуют:

  • Открыватели кальциевых каналов , такие как Bay K8644
  • Открыватели хлоридных каналов , такие как фенантролин
  • Открыватели калиевых каналов , такие как миноксидил
  • Средства , открывающие натриевые каналы , такие как ДДТ

Заболевания [ править ]

Существует ряд нарушений, которые нарушают нормальное функционирование ионных каналов и имеют катастрофические последствия для организма. Генетические и аутоиммунные нарушения ионных каналов и их модификаторов известны как каналопатии . См. Полный список в Категории: Каннелопатии .

  • Мутации гена шейкера вызывают дефект в потенциалозависимых ионных каналах, замедляя реполяризацию клетки.
  • Гиперкалиемический периодический паралич лошадей, а также гиперкалиемический периодический паралич человека (HyperPP) вызваны дефектом потенциалзависимых натриевых каналов.
  • Врожденная парамиотония (PC) и миотония, усугубляемая калием (PAM)
  • Генерализованная эпилепсия с фебрильными припадками плюс (GEFS +)
  • Эпизодическая атаксия (ЭА), характеризующаяся спорадическими приступами тяжелой дискоординации с миокимией или без нее , может быть спровоцирована стрессом, испугом или тяжелыми физическими нагрузками, например физическими упражнениями.
  • Семейная гемиплегическая мигрень (FHM)
  • Спиноцеребеллярная атаксия 13 типа
  • Синдром длительного интервала QT является желудочковой аритмии синдром , вызванные мутациями в одном или нескольких из десяти в настоящее время различных генов , большинство из которых являются калиевые каналы , и все , которые влияют на сердечную реполяризацию .
  • Синдром Бругада - еще одна желудочковая аритмия, вызванная мутациями генов потенциал-управляемых натриевых каналов .
  • Полимикрогирия - это порок развития мозга, вызванный мутациями потенциалзависимого натриевого канала и гена рецептора NMDA . [36]
  • Муковисцидоз вызывается мутациями в гене CFTR, который представляет собой хлоридный канал.
  • Муколипидоз IV типа вызывается мутациями в гене, кодирующем канал TRPML1.
  • Мутации и сверхэкспрессия ионных каналов являются важными событиями в раковых клетках. В мультиформной глиобластоме активация калиевых каналов gBK и хлоридных каналов ClC-3 позволяет клеткам глиобластомы мигрировать в головном мозге, что может приводить к диффузному типу роста этих опухолей. [37]

История [ править ]

Фундаментальные свойства токов, опосредованных ионными каналами, были проанализированы британскими биофизиками Аланом Ходжкином и Эндрю Хаксли в рамках их удостоенного Нобелевской премии исследования потенциала действия , опубликованного в 1952 году. Они основывались на работе других физиологов, таких как Коул. и исследование Бейкера потенциалзависимых мембранных пор, проведенное в 1941 году. [38] [39] Существование ионных каналов было подтверждено в 1970-х Бернардом Кацем и Рикардо Миледи с помощью анализа шума. Затем это было показано более прямо с помощью техники электрической записи, известной как " патч-зажим"", что привело к присуждению Нобелевской премии Эрвину Нееру и Берту Сакманну , изобретателям технологии. Сотни, если не тысячи исследователей продолжают стремиться к более детальному пониманию того, как работают эти белки. В последние годы разработка автоматических устройств фиксации заплат помогла значительно увеличить пропускную способность экранирования ионных каналов.

Нобелевская премия по химии за 2003 год была присуждена Родерику Маккиннону за его исследования физико-химических свойств структуры и функции ионных каналов, включая исследования кристаллографической структуры с помощью рентгеновских лучей .

Культура [ править ]

Рождение идеи (2007) Джулиана Фосс-Андреэ . Скульптура была заказана Родериком Маккинноном на основе атомных координат молекулы, которые были определены группой Маккиннона в 2001 году.

Родерик Маккиннон заказал « Рождение идеи» , скульптуру высотой 5 футов (1,5 м), основанную на калиевом канале KcsA . [40] Рисунок содержит проволочный объект, представляющий внутреннюю часть канала, с объектом из дутого стекла, представляющим основную полость структуры канала.

См. Также [ править ]

  • Альфа-спираль
  • Семейство ионных каналов, как определено в Pfam и InterPro
  • K i База данных
  • Липидные двухслойные ионные каналы
  • Транспорт магния
  • Нейротоксин
  • Пассивный транспорт
  • Синтетические ионные каналы
  • Трансмембранный рецептор

Ссылки [ править ]

  1. ^ Абдул Кадир л, Стейси М, Barrett-Джолли R (2018). «Новые роли мембранного потенциала: действия за пределами потенциала действия» . Границы физиологии . 9 : 1661 DOI : 10,3389 / fphys.2018.01661 . PMC  6258788 . PMID  30519193 .
  2. ^ А. П., Mathie A, Петерс JA (ноябрь 2011). «Ионные каналы» . Британский журнал фармакологии . 164 (Дополнение 1): S137 – S174. DOI : 10.1111 / j.1476-5381.2011.01649_5.x . PMC 3315630 . 
  3. ^ а б «Ионный канал» . Scitable . 2014 . Проверено 28 мая 2019 .
  4. ^ а б Хилле Б. (2001) [1984]. Ионные каналы возбудимых мембран (3-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc. стр. 5. ISBN 978-0-87893-321-1.
  5. ^ Первс D , Августин ГДж, Фицпэтрик D, Katz LC , LaMantia А, Макнэмэра JO, Уильямс С.М., ред. (2001). «Глава 4: Каналы и транспортеры» . Неврология (2-е изд.). ISBN Sinauer Associates Inc. 978-0-87893-741-7.
  6. ^ Хилла B , Catterall WA (1999). «Глава 6: Электрическая возбудимость и ионные каналы» . В: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW, Fisher SK, Uhler MD (ред.). Основы нейрохимии: молекулярные, клеточные и медицинские аспекты . Филадельфия: Липпинкотт-Рэйвен. ISBN 978-0-397-51820-3.
  7. ^ Camerino DC, Tricarico D, Desaphy JF (апрель 2007). «Фармакология ионных каналов» . Нейротерапия . 4 (2): 184–98. DOI : 10.1016 / j.nurt.2007.01.013 . PMID 17395128 . 
  8. ^ Verkman А.С., Galietta LJ (февраль 2009). «Хлоридные каналы как мишени для лекарств» . Обзоры природы. Открытие наркотиков . 8 (2): 153–71. DOI : 10.1038 / nrd2780 . PMC 3601949 . PMID 19153558 .  
  9. ^ Camerino DC, Desaphy JF, Tricarico D, Pierno S, Liantonio A (2008). Терапевтические подходы к заболеваниям ионных каналов . Успехи в генетике. 64 . С. 81–145. DOI : 10.1016 / S0065-2660 (08) 00804-3 . ISBN 978-0-12-374621-4. PMID  19161833 .
  10. ↑ Габашвили И.С., Соколовский Б.Х., Мортон СС, Гирш А.Б. (сентябрь 2007 г.). «Экспрессия гена ионного канала во внутреннем ухе» . Журнал Ассоциации исследований в области отоларингологии . 8 (3): 305–28. DOI : 10.1007 / s10162-007-0082-у . PMC 2538437 . PMID 17541769 .  
  11. ^ Vicini S (апрель 1999). «Новые перспективы в функциональной роли гетерогенности канала ГАМК (A)». Молекулярная нейробиология . 19 (2): 97–110. DOI : 10.1007 / BF02743656 . PMID 10371465 . S2CID 5832189 .  
  12. ^ Hanukoglu I (февраль 2017). «Натриевые каналы типа ASIC и ENaC: конформационные состояния и структуры фильтров ионной селективности» . Журнал FEBS . 284 (4): 525–545. DOI : 10.1111 / febs.13840 . PMID 27580245 . S2CID 24402104 .  
  13. ↑ Hansen SB (май 2015 г.). «Липидный агонизм: парадигма PIP2 лиганд-управляемых ионных каналов» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - молекулярная и клеточная биология липидов . 1851 (5): 620–8. DOI : 10.1016 / j.bbalip.2015.01.011 . PMC 4540326 . PMID 25633344 .  
  14. Перейти ↑ Hansen SB, Tao X, MacKinnon R (август 2011 г.). «Структурная основа активации PIP2 классического входящего выпрямителя K + канал Kir2.2» . Природа . 477 (7365): 495–8. Bibcode : 2011Natur.477..495H . DOI : 10,1038 / природа10370 . PMC 3324908 . PMID 21874019 .  
  15. Перейти ↑ Gao Y, Cao E, Julius D, Cheng Y (июнь 2016). «Структуры TRPV1 на нанодисках раскрывают механизмы действия лигандов и липидов» . Природа . 534 (7607): 347–51. Bibcode : 2016Natur.534..347G . DOI : 10.1038 / nature17964 . PMC 4911334 . PMID 27281200 .  
  16. ^ Cabanos C, Ван М, Хан X, Hansen SB (август 2017). «2 Антагонизм каналов ТРЕК-1» . Отчеты по ячейкам . 20 (6): 1287–1294. DOI : 10.1016 / j.celrep.2017.07.034 . PMC 5586213 . PMID 28793254 .  
  17. ↑ Brown DA, Passmore GM (апрель 2009 г.). «Нейронные каналы KCNQ (Kv7)» . Британский журнал фармакологии . 156 (8): 1185–95. DOI : 10.1111 / j.1476-5381.2009.00111.x . PMC 2697739 . PMID 19298256 .  
  18. Перейти ↑ Hite RK, Butterwick JA, MacKinnon R (октябрь 2014 г.). «Модуляция фосфатидной кислоты функции датчика напряжения канала Kv» . eLife . 3 . DOI : 10.7554 / eLife.04366 . PMC 4212207 . PMID 25285449 .  
  19. ^ "Два калиевых канала P домена" . Руководство по фармакологии . Проверено 28 мая 2019 .
  20. ^ Ранг HP (2003). Фармакология (8-е изд.). Эдинбург: Черчилль Ливингстон. п. 59 . ISBN 978-0-443-07145-4.
  21. ^ Kintzer AF, Страуд RM (март 2016). «Структура, ингибирование и регуляция двухпорового канала TPC1 из Arabidopsis thaliana» . Природа . 531 (7593): 258–62. Bibcode : 2016Natur.531..258K . bioRxiv 10.1101 / 041400 . DOI : 10.1038 / nature17194 . PMC 4863712 . PMID 26961658 .   Помимо каналов Ca2 + и Na +, которые образованы четырьмя внутримолекулярными повторами, вместе образующими поры тетрамерного канала, новый канал имел только два шейкер-подобных повтора, каждый из которых был снабжен одним поровым доменом. Из-за этой необычной топологии этот канал, присутствующий как у животных, так и у растений, был назван двухпоровым каналом1 (TPC1).
  22. Перейти ↑ Spalding EP, Harper JF (декабрь 2011 г.). «Все плюсы и минусы клеточного транспорта Ca (2+)» . Текущее мнение в биологии растений . 14 (6): 715–20. DOI : 10.1016 / j.pbi.2011.08.001 . PMC 3230696 . PMID 21865080 . Лучшим кандидатом на роль вакуолярного канала высвобождения Ca2 + является TPC1, гомолог потенциалзависимого канала Ca2 + млекопитающих, который имеет две поры и двенадцать мембранных участков.  
  23. ^ Браун Б.М., Нгуен Х.М., Вульф Х. (2019-01-30). «Последние достижения в нашем понимании структуры и функций более необычных катионных каналов» . F1000 Исследования . 8 : 123. DOI : 10,12688 / f1000research.17163.1 . PMC 6354322 . PMID 30755796 . Органелларные двухпоровые каналы (ТПК) представляют собой интересный тип каналов, которые, как следует из названия, имеют две поры.  
  24. ^ Jammes F, Х HC, Вилья F, Bouten R, Квак JM (ноябрь 2011). «Кальций-проницаемые каналы в растительных клетках». Журнал FEBS . 278 (22): 4262–76. DOI : 10.1111 / j.1742-4658.2011.08369.x . PMID 21955583 . S2CID 205884593 . Было предсказано, что двухпоровый канал Arabidopsis (AtTPC1) имеет 12 трансмембранных спиралей и две поры (красные линии).  
  25. ↑ Hooper R (сентябрь 2011 г.). Молекулярная характеристика NAADP-управляемых двухпоровых каналов (PDF) (Диссертация). Считается, что TPC с их двумя порами димеризуются с образованием функционального канала.
  26. ^ Hanukoglu I, Hanukoglu A (апрель 2016). «Семейство эпителиальных натриевых каналов (ENaC): филогения, структура-функция, распределение тканей и связанные наследственные заболевания» . Джин . 579 (2): 95–132. DOI : 10.1016 / j.gene.2015.12.061 . PMC 4756657 . PMID 26772908 .  
  27. ^ Лим С, Dudev Т (2016). «Калий против селективности натрия в фильтрах селективности моновалентных ионных каналов». В Sigel A, Sigel H, Sigel R (ред.). Ионы щелочных металлов: их роль для жизни . Ионы металлов в науках о жизни. 16 . Springer. С. 325–47. DOI : 10.1007 / 978-3-319-21756-7_10 . ISBN 978-3-319-21755-0. PMID  26860306 .
  28. ↑ Хилле Б (декабрь 1971 г.). «Проницаемость натриевого канала для органических катионов в миелинизированном нерве» . Журнал общей физиологии . 58 (6): 599–619. DOI : 10,1085 / jgp.58.6.599 . PMC 2226049 . PMID 5315827 .  
  29. ^ Безания F, Armstrong CM (ноябрь 1972). «Отрицательная проводимость, вызванная попаданием ионов натрия и цезия в калиевые каналы аксонов кальмаров» . Журнал общей физиологии . 60 (5): 588–608. DOI : 10,1085 / jgp.60.5.588 . PMC 2226091 . PMID 4644327 .  
  30. ↑ Хилле Б (июнь 1973). «Калиевые каналы в миелинизированном нерве. Избирательная проницаемость для малых катионов» . Журнал общей физиологии . 61 (6): 669–86. DOI : 10,1085 / jgp.61.6.669 . PMC 2203488 . PMID 4541077 .  
  31. ↑ Hille B (ноябрь 1975 г.). «Ионная селективность, насыщение и блокировка в натриевых каналах. Четырехбарьерная модель» . Журнал общей физиологии . 66 (5): 535–60. DOI : 10,1085 / jgp.66.5.535 . PMC 2226224 . PMID 1194886 .  
  32. ↑ Hille B (март 2018). «Журнал общей физиологии: проницаемость мембран и ионная селективность» . Журнал общей физиологии . 150 (3): 389–400. DOI : 10,1085 / jgp.201711937 . PMC 5839722 . PMID 29363566 .  
  33. ^ Дойл Д.А., Мораис Кабрал Дж., Пфуэцнер Р.А., Куо А., Гулбис Дж. М., Коэн С. Л. и др. (Апрель 1998 г.). «Строение калиевого канала: молекулярные основы K + проводимости и селективности». Наука . 280 (5360): 69–77. Bibcode : 1998Sci ... 280 ... 69D . DOI : 10.1126 / science.280.5360.69 . PMID 9525859 . 
  34. ↑ Jiang Y, Lee A, Chen J, Ruta V, Cadene M, Chait BT, MacKinnon R (май 2003 г.). «Рентгеновская структура зависимого от напряжения К + канала» . Природа . 423 (6935): 33–41. Bibcode : 2003Natur.423 ... 33J . DOI : 10,1038 / природа01580 . PMID 12721618 . S2CID 4347957 .  
  35. ^ Лунин В.В., Добровецкий Е., Хутореская Г., Чжан Р., Иоахимиак А., Дойл Д.А. и др. (Апрель 2006 г.). «Кристаллическая структура транспортера CorA Mg2 +» . Природа . 440 (7085): 833–7. Bibcode : 2006Natur.440..833L . DOI : 10,1038 / природа04642 . PMC 3836678 . PMID 16598263 .  
  36. Перейти ↑ Smith RS, Walsh CA (февраль 2020 г.). «Функции ионных каналов в раннем развитии мозга» . Тенденции в неврологии . 43 (2): 103–114. DOI : 10.1016 / j.tins.2019.12.004 . PMC 7092371 . PMID 31959360 .  
  37. ^ Molenaar RJ (2011). «Ионные каналы в глиобластоме» . ISRN Неврология . 2011 : 590249. дои : 10,5402 / 2011/590249 . PMC 3263536 . PMID 22389824 .  
  38. ^ Pethig R, Kell DB (август 1987). «Пассивные электрические свойства биологических систем: их значение в физиологии, биофизике и биотехнологии» (PDF) . Физика в медицине и биологии . 32 (8): 933–70. Bibcode : 1987PMB .... 32..933P . DOI : 10.1088 / 0031-9155 / 32/8/001 . PMID 3306721 .  Обширный обзор биоэлектрических характеристик с 1987 года. ... наблюдение индуктивности (отрицательной емкости) Коул и Бейкер (1941) во время измерений электрических свойств переменного тока аксонов кальмаров привело непосредственно к концепции потенциалзависимых мембранных пор, как воплощено в знаменитом методе лечения Ходжкина-Хаксли (1952) (Cole, 1972, Jack er a1, 1975), как решающий механизм нейротрансмиссии.
  39. ↑ Коул К.С., Бейкер РФ (июль 1941 г.). "Продольный импеданс аксона гигантского кальмара" . Журнал общей физиологии . Издательство Рокфеллерского университета. 24 (6): 771–88. DOI : 10,1085 / jgp.24.6.771 . PMC 2238007 . PMID 19873252 . Описывает, что происходит, когда вы вставляете гигантский аксон кальмара.  с электродами и пропускают через них переменный ток, а затем замечают, что иногда напряжение со временем растет, а иногда уменьшается. Индуктивное реактивное сопротивление является свойством аксона и требует, чтобы он содержал индуктивную структуру. Изменение импеданса в зависимости от межполюсного расстояния указывает на то, что индуктивность находится в мембране.
  40. ↑ Ball P (март 2008 г.). «Горнило: искусство, вдохновленное наукой, должно быть больше, чем просто красивой картинкой» . Мир химии . 5 (3): 42–43 . Проверено 12 января 2009 .

Внешние ссылки [ править ]

  • «Ионные каналы, управляемые напряжением» . База данных рецепторов и ионных каналов IUPHAR . Международный союз фундаментальной и клинической фармакологии.
  • «База данных TRIP» . вручную подобранная база данных белок-белковых взаимодействий для TRP-каналов млекопитающих .
  • Ion Channels в Национальной медицинской библиотеке США по предметным заголовкам по медицинским предметам (MeSH)