Калиевые каналы с внутренним выпрямлением ( Kir , IRK ) представляют собой специфическую липидзависимую подгруппу калиевых каналов . На сегодняшний день в различных типах клеток млекопитающих, [1] растений, [2] и бактерий идентифицировано семь подсемейств . [3] Они активируются фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфатом ( PIP 2 ). Нарушение работы каналов связано с несколькими заболеваниями. [4] [5] IRK-каналы обладают поровым доменом, гомологичным потенциал-управляемым ионным каналам , и фланкирующими трансмембранными сегментами (TMS). Они могут существовать в мембране в виде гомо- или гетероолигомеров, и каждый мономер содержит от 2 до 4 ТМС. С точки зрения функции эти белки транспортируют калий (K + ) с большей тенденцией к поглощению K + , чем к экспорту K + . [3] Процесс внутренней выпрямления был открыт Денисом Ноблом в клетках сердечной мышцы в 1960-х годах [6] и Ричардом Адрианом и Аланом Ходжкиным в 1970 году в клетках скелетных мышц. [7]
Канал, который является «внутренним выпрямлением», — это канал, который легче пропускает ток (положительный заряд) во внутреннем направлении (внутрь ячейки), чем во внешнем направлении (из ячейки). Считается, что этот ток может играть важную роль в регуляции активности нейронов, помогая стабилизировать мембранный потенциал покоя клетки.
По соглашению, входящий ток (положительный заряд, перемещающийся в ячейку) отображается в зажиме напряжения как отклонение вниз, тогда как внешний ток (положительный заряд, перемещающийся из ячейки) отображается как отклонение вверх. При мембранном потенциале, отрицательном по отношению к реверсивному потенциалу калия , внутренние выпрямляющие K + -каналы поддерживают поток положительно заряженных ионов K + в клетку, возвращая мембранный потенциал обратно к потенциалу покоя. Это можно увидеть на рисунке 1: когда мембранный потенциал оказывается отрицательным по отношению к потенциалу покоя канала (например, -60 мВ), внутрь течет ток (т. е. в клетку течет положительный заряд). Однако, когда мембранный потенциал становится положительным по отношению к потенциалу покоя канала (например, +60 мВ), эти каналы пропускают очень небольшой ток. Проще говоря, этот канал пропускает гораздо больший ток во внутрь, чем наружу, в своем диапазоне рабочего напряжения. Эти каналы не являются идеальными выпрямителями, поскольку они могут пропускать некоторый внешний ток в диапазоне напряжений примерно на 30 мВ выше потенциала покоя.
Эти каналы отличаются от калиевых каналов, которые обычно отвечают за реполяризацию клетки после потенциала действия , таких как замедленное выпрямление и калиевые каналы А-типа . Эти более «типичные» калиевые каналы преимущественно проводят калиевые токи наружу (а не внутрь) при деполяризованных мембранных потенциалах, и их можно рассматривать как «внешне выпрямляющие». При первом обнаружении внутреннее выпрямление было названо «аномальным выпрямлением», чтобы отличить его от внешних калиевых токов. [8]
Внутренние выпрямители также отличаются от калиевых каналов с тандемными порами , которые в значительной степени ответственны за токи «утечки» K + . [9] Некоторые внутренние выпрямители, называемые «слабыми внутренними выпрямителями», проводят измеримые внешние токи K + при напряжениях, положительных по отношению к реверсивному потенциалу K + (что соответствует, но превышает малые токи выше линии 0 нА на рисунке 1). Они вместе с каналами «утечки» устанавливают мембранный потенциал покоя клетки. Другие каналы внутреннего выпрямления, называемые «сильными внутренними выпрямителями», вообще несут очень небольшой внешний ток и в основном активны при напряжениях, отрицательных по отношению к реверсивному потенциалу K + , где они переносят входящий ток (гораздо большие токи ниже линии 0 нА в Рисунок 1). [10]