Калиум канал - биологија

канал


На Калиум канал (вкл. калиум канал) означува јонски канал кој специфично дозволува калиум да помине низдозволени јони. Транспортот на јони на калиум преку калиумовиот канал се одвива пасивно со дифузија. Неговата насока е одредена од електрохемиската движечка сила на јони на калиум.

Механизми за активирање на различни канали на калиум

Активирани напонски канали на калиум

Калиумовите канали активирани во напон (TCDB: 1.A.1.2) се отвораат кога мембранскиот потенцијал се менува и поддржува на пр. B. реполаризацијата за време на акциониот потенцијал на невронот. Овој тип на калиум канал се активира со деполаризација на мембраната со ист потенцијал на праг како и на натриумовите канали. Сепак, отворањето на калиумовиот канал од овој тип е многу побавно и трае подолго од оној на натриумовиот канал.

Друг напонски активиран калиум канал се отвора и затвора исклучително брзо за време на деполаризацијата (10 −4 до 10 −5 s), предизвикувајќи реполаризирачки одлив на калиум (струја) за кратко време. А-струја, IA) и со тоа им овозможува на нервните клетки да "оган" брзо.

Се прави разлика помеѓу калиумови канали на надворешно и навнатре исправувачко (исправувач нанадвор/исправувач навнатре).

Калиум-активирани канали на калиум

(TCDB: 1.A.1.3) Тие се отвораат кога интрацелуларната концентрација на јон на калциум нагло се зголемува и со тоа се реполаризира или хиперполаризира клеточната мембрана.

Калиум канали активирани од G протеини

Ова се канали на калиум кои одат директно преку G протеини или индиректно преку втор гласник бидат регулирани. По активирање на рецепторот споен со G протеин (GPCR) од лиганд (на пр., Ацетилхолин во случај на рецептор на мускаринска ацетилхолин), БДП се разменува за GTP во Ga единицата на G протеинот. Во протеинот активиран како резултат, α единицата сега се одвојува од остатокот, што значи дека Gβγ може да се поврзе со калиумовиот канал и да го отвори. Ова останува отворено сè додека врзаниот ГТП на Gα хидролизира повторно кон БДП и под-единиците повторно се формираат. Овие канали играат важна улога во регулирањето на срцевиот ритам преку парасимпатичкиот дел на автономниот нервен систем и при инхибиција на синапсите во централниот нервен систем.

Механички активирани канали на калиум

Тие се отвораат со туркање или влечење на мембраната. Вака z. Б. калиумовите канали кон Совети за врски стереоцилија, односно сензорни клетки на косата во внатрешното уво.

АТП-чувствителни канали на калиум

Тие се отвораат кога ќе се намали нивото на клеточниот АТП и се на пр. Б. содржани во бета клетките на панкреасот кои произведуваат инсулин и во невроните на хипоталамусот. [1]

Калиумовите канали чувствителни на АТП се блокирани од лекови од групата на сулфонилуреа. [2] Активирачките мутации во генот ABCC8, кој ги кодира регулаторните под-единици (SUR1) на калиумовиот канал со чувствителност на АТП, се одговорни за околу 12% од случаите на вроден дијабетес мелитус кај новороденчето (неонатален дијабетес мелитус). [3] Активирачките мутации во генот KCNJ11, кој ги кодира под-единиците Kir6.2 на калиумовиот канал со чувствителност на АТП, се одговорни за околу 35-58% од случаите на неонатален дијабетес. Неонаталниот дијабетес мелитус може успешно да се третира со сулфонилуреа. [4] Инактивирање на мутациите во генот ABCC8, сепак, доведува до хипогликемија во раното детство (семејна хиперинсулинемична хипогликемија). [5]

На Калиум канал KIR4.1 се наоѓа на глијалните клетки во централниот нервен систем, особено кај астроцитите, олигодендроцитите и глијалните клетки на Бергман. Главната задача се чини дека е една просторно баферирање на градиентот на калиум за одржување на спроводливоста на аксоналниот стимул. [6] Нокаут глувците без Kir4.1 покажале сериозна хипомиелинизација и аксонални промени. IgG авто-антитела против калиумовиот канал се пронајдени во подгрупа на пациенти со мултиплекс склероза. [7] Мутациите во генот што го кодира KIR4.1 KCNJ10 се поврзани со синдром EAST или SeSAME, кој е поврзан со епилепсија, атаксија, бубрежна тубулопатија и глувост.

селективност

Калиумовите канали формираат пора во мембраната. Таканаречениот филтер за селективност се наоѓа на вонклеточната страна на порите. Оваа пора е формирана од 'рбетниот столб на полипептид, при што атомите на карбонил кислород на пептидните врски се прецизно порамнети, така што тие можат да ја "преземат" улогата на кислород во молекулите на водата на хидратационата обвивка на калиумовиот јон. Ова создава енергетски стабилизирани позиции за калиумовиот јон во филтерот за селективност (поточно 4), што ја олеснува дехидрираноста, а со тоа и преминувањето на калиумовиот јон низ порите. Внатре во порите има џеб од молекули на вода каде јони на калиум веднаш се рехидрираат. На пример, натриумовите јони не го поминуваат филтерот за селективност, иако се помали од јони на калиум. Тоа е затоа што атомите на карбонил кислород се премногу далеку за нив и тие не можат да ги заменат атомите на кислород во водата (тука нема енергетска стабилизација).

Инхибиција на калиумовиот канал

Како и другите канали, каналите на калиум исто така можат да бидат блокирани од молекули или пептиди. Во зависност од видот на калиум канал, различни супстанции се способни да го сторат тоа. Значи z. Б. калиумовите канали зависни од калциум можат специфично да се блокираат без да влијаат на другите канали. Затоа, не секој инхибитор има ист ефект во организмот, бидејќи различните видови канали се разликуваат по нивната појава и функција.

Инхибиторот често дејствува директно на порите на каналот затворајќи го (на пр. Тетраетиламониум катјонски), било да е тоа однадвор или одвнатре на каналот. Многу природни растителни и животински токсини содржат протеини кои ги инхибираат каналите на калиум. На пример, познати се над 40 пептиди од отрови на скорпија кои имаат инхибиторен ефект врз каналите на калиум. Но, отровите од инсекти, како што е апамин кај пчелите, се специфични и за калиумовите канали зависни од калциум.

Исто така види

отече

  1. ↑ М.А- Сперлинг.: АТП-чувствителни канали на калиум - неонатален дијабетес мелитус и пошироко N Engl J Med 2006 355: 507-510.
  2. Ok Јокошики, Х., и сор.: АТП-чувствителни K + канали во панкреасните, срцевите и васкуларните мазни мускулни клетки. Во: Американски весник за физиологија. 274, 1998 година, стр. C25-37.
  3. А.П. Бабенко ет. ал.: Активирање на мутации во генот ABCC8 кај неонатален дијабетес мелитус N Engl J Med 2006 355: 456-466.
  4. ↑ Е.Р. Пирсон ет. ал.: Префрлување од инсулин во орална сулфонилуреа кај пациенти со дијабетес поради мутации на Kir6,2 N Engl J Med 2006 355: 467-477
  5. ↑ П.М. Томас ет. ал.: Мутации во генот на рецептори на сулфонилуреа кај фамилијарна постојана хиперинсулинемична хипогликемија на новороденче Наука, 268: 5209: 426.
  6. ^ Ана Х.Крос, Емануел Ваубант: Антитела кон калиумовите канали при мултиплекс склероза. Journalу Англија Journalурнал за медицина 2012; 367: 172-174
  7. ↑ Рајнјеш Шривастава, Мухамед Аслам, Судхакар Реди Калури, Лукас Ширмер, Доротеа Бак, Бјорн Такенберг, Веит Ротхамер, Ендру Чан, Ралф Голд, Ахим Бертеле, ffефри Л. Бенет, Томас Корн, Бернхард Хемер: Калиум канал KIR4.1 како имунолошка цел кај мултиплекс склерозата. New England Journal of Medicine 2012; 367: 115-122

6. МекКинон, Р. 2004. спроводливост на јони и атомска основа на селективна јонска спроводливост (Нобелова предавање). Анџу. Хем. Ед. Engl. 43: 4265-4277.