Блокировщик каналов
Блокатор каналов — это биологический механизм, в котором определенная молекула используется для предотвращения открытия ионных каналов, чтобы вызвать физиологический ответ в клетке. Блокирование каналов осуществляется различными типами молекул, такими как катионы, анионы, аминокислоты и другие химические вещества. Эти блокаторы действуют как антагонисты ионных каналов , предотвращая ответ, который обычно обеспечивается открытием канала.
Ионные каналы обеспечивают избирательное прохождение ионов через клеточные мембраны за счет использования белков, которые функционируют как поры, которые обеспечивают прохождение электрического заряда внутрь и наружу клетки. [1] Эти ионные каналы чаще всего закрыты, то есть им требуется определенный стимул, чтобы заставить канал открываться и закрываться. Эти типы ионных каналов регулируют поток заряженных ионов через мембрану и, следовательно, опосредуют мембранный потенциал клетки.
Молекулы, которые действуют как блокаторы каналов, важны в области фармакологии, поскольку большая часть разработки лекарств связана с использованием антагонистов ионных каналов для регуляции физиологической реакции. Специфичность молекул блокаторов каналов на определенных каналах делает их ценным инструментом в лечении многочисленных заболеваний. [2] [3]
Чтобы понять механизм действия блокаторов каналов, важно понять состав ионных каналов. Их основная функция заключается в том, чтобы вносить вклад в мембранный потенциал покоя клетки посредством потока ионов через клеточную мембрану. Для выполнения этой задачи ионы должны иметь возможность пересекать гидрофобную область липидной бислойной мембраны, что является неблагоприятным процессом. Чтобы способствовать переносу ионов, ионные каналы образуют гидрофильную пору через мембрану, которая обеспечивает обычно неблагоприятный перенос гидрофильных молекул. [4] Различные ионные каналы имеют различные механизмы функционирования. Они включают:
Молекулы, которые действуют как блокаторы ионных каналов, могут быть использованы в отношении любого из этих различных каналов. Например, на натриевые каналы, необходимые для производства потенциалов действия , воздействуют многие различные токсины. Тетродотоксин (ТТХ), токсин, обнаруженный в иглобрюхе, полностью блокирует транспорт ионов натрия, блокируя область селективного фильтра канала. [5] Большая часть структуры пор ионных каналов была выяснена в исследованиях, в которых использовались токсины для ингибирования функции канала. [6] [7] [8]
Такие инструменты, как рентгеновская кристаллография и электрофизиология , сыграли важную роль в обнаружении мест связывания молекул с открытыми блоками каналов. Изучая биологический и химический состав ионных каналов, исследователи могут определить состав молекул, которые связываются с определенными областями. Рентгеновская кристаллография дает структурное изображение рассматриваемого канала и молекулы. [9] Определение гидрофобности доменов каналов с помощью графиков гидрофобности также дает представление о химическом составе молекулы и о том, почему она связывается с определенной областью. Например, если белок связывается с гидрофобной областью канала (и, следовательно, имеет трансмембранную область), рассматриваемая молекула может состоять из аминокислоталанин , лейцин или фенилаланин , так как все они сами по себе гидрофобны. [10] Электрофизиология также является важным инструментом в определении структуры канала, поскольку анализ ионных факторов, которые приводят к активации канала, может иметь решающее значение для понимания ингибирующего действия молекул, блокирующих открытые каналы. [3] [9]
