Ионный канал

Порообразующий мембранный белок

Принципиальная схема ионного канала. 1 — домены каналов (обычно четыре на канал), 2 — наружное преддверие, 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 создание мембранного потенциала покоя , ^[1] формирование потенциалов действия и других электрических сигналов путем пропускания потока ионов через клеточную мембрану , контроль потока ионов через секреторные и эпителиальные клетки и регулирование объема клеток . Ионные каналы присутствуют в мембранах всех клеток. ^{[2] [3]} Ионные каналы — это один из двух классов ионофорных белков, другой — переносчик ионов . ^[4]

Исследование ионных каналов часто включает в себя биофизику , электрофизиологию и фармакологию с использованием таких методов, как зажим напряжения , патч-зажим , иммуногистохимия , рентгеновская кристаллография , рентгеноскопия и RT-PCR . Их классификация как молекул называется каналомикой .

Основные характеристики

Структура калиевого канала KcsA (PDB: 1K4C). Две серые плоскости обозначают углеводородные границы липидного бислоя и были рассчитаны с помощью алгоритма ANVIL. ^[5]

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

1. Скорость транспорта ионов через канал очень высока (часто 10 ⁶ ионов в секунду и более).
2. Ионы проходят через каналы вниз по своему электрохимическому градиенту , который является функцией концентрации ионов и мембранного потенциала, «вниз», без участия (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, которые пропускают только ионы определенного размера и/или заряда. Эта характеристика называется избирательной проницаемостью . Типичная пора канала имеет ширину всего один или два атома в самом узком месте и избирательна 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 канальной поры в одном файле почти так же быстро, как ионы движутся через свободный раствор. Во многих ионных каналах проход 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 образующиеся в виде совокупности нескольких отдельных белков. Такие «мультисубъединичные » сборки обычно включают кольцевое расположение идентичных или гомологичных белков, плотно упакованных вокруг заполненной водой поры через плоскость мембраны или липидного бислоя . ^{[6] [7]} Для большинства потенциал-управляемых ионных каналов порообразующие субъединицы называются α-субъединицами, а вспомогательные субъединицы обозначаются β, γ и так далее.

Биологическая роль

Поскольку каналы лежат в основе нервного импульса и поскольку «активируемые передатчиком» каналы обеспечивают проводимость через синапсы , каналы являются особенно важными компонентами нервной системы . Действительно, многочисленные токсины, которые организмы развили для отключения нервной системы хищников и жертв (например, яды, вырабатываемые пауками, скорпионами, змеями, рыбами, пчелами, морскими улитками и другими), действуют путем модуляции проводимости ионных каналов и/или кинетика. Кроме того, ионные каналы являются ключевыми компонентами широкого спектра биологических процессов, которые включают быстрые изменения в клетках, таких как сокращение сердечных , скелетных и гладких мышц , эпителиальный транспорт питательных веществ и ионов, активация Т-клеток и бета-клеток поджелудочной железы . выброс инсулина . В поисках новых лекарств ионные каналы часто становятся мишенью. ^{[8] [9] [10]}

Разнообразие

Только в клетках внутреннего уха имеется более 300 типов ионных каналов. ^[11] Ионные каналы можно классифицировать по характеру их ворот , виду ионов, проходящих через эти ворота, количеству ворот (пор) и локализации белков.

Дальнейшая гетерогенность ионных каналов возникает, когда каналы с разными составляющими субъединицами создают ток определенного типа. ^[12] Отсутствие или мутация одного или нескольких участвующих типов субъединиц канала может привести к потере функции и, потенциально, лежать в основе неврологических заболеваний.

Классификация по стробированию

Ионные каналы можно классифицировать по вентилированию, т.е. по тому, что открывает и закрывает каналы. Например, потенциалзависимые ионные каналы открываются или закрываются в зависимости от градиента напряжения на плазматической мембране, тогда как лигандзависимые ионные каналы открываются или закрываются в зависимости от связывания лигандов с каналом.

Закрытый по напряжению

Потенциал-управляемые ионные каналы открываются и закрываются в ответ на мембранный потенциал .

• Потенциал-управляемые натриевые каналы : это семейство состоит как минимум из 9 членов и в значительной степени отвечает за создание и распространение потенциала действия . Порообразующие α-субъединицы очень велики (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 собираются вместе со вспомогательными β-субъединицами, каждая из которых пересекает мембрану один раз. Обе субъединицы α и β сильно гликозилированы .
• Потенциал-управляемые кальциевые каналы : это семейство содержит 10 членов, хотя известно, что они собираются вместе с субъединицами α ₂ δ, β и γ. Эти каналы играют важную роль как в связывании мышечного возбуждения с сокращением, так и в возбуждении нейронов с высвобождением медиатора. Субъединицы α имеют общую структуру, подобную субъединицам натриевых каналов, и имеют такой же размер.
  • Катионные каналы сперматозоидов . Это небольшое семейство каналов, обычно называемое каналами Catsper, связано с двухпоровыми каналами и отдаленно связано с каналами TRP .
• Потенциал-управляемые калиевые каналы (KV ₎ : это семейство включает почти 40 членов, которые далее делятся на 12 подсемейств. Эти каналы известны главным образом своей ролью в реполяризации клеточной мембраны после потенциалов действия . Субъединицы α имеют шесть трансмембранных сегментов, гомологичных одному домену натриевых каналов. Соответственно, они собираются в виде тетрамеров , образуя функционирующий канал.
• Некоторые потенциальные каналы временных рецепторов . Эта группа каналов, обычно называемая просто TRP-каналами, названа в честь их роли в фототрансдукции дрозофилы . Эта семья, насчитывающая не менее 28 членов, невероятно разнообразна по способу активации. Некоторые каналы TRP, по-видимому, конститутивно открыты, тогда как другие закрываются напряжением , внутриклеточным Ca ²⁺ , pH, окислительно-восстановительным состоянием, осмолярностью и механическим растяжением . Эти каналы также различаются в зависимости от ионов, которые они пропускают: некоторые из них селективны в отношении Ca ²⁺ , тогда как другие менее селективны и действуют как катионные каналы. Это семейство подразделяется на 6 подсемейств на основе гомологии: классические ( TRPC ), ваниллоидные рецепторы ( TRPV ), меластатины ( TRPM ), полицистины ( TRPP ), муколипины ( TRPML ) и трансмембранный белок анкирина 1 ( TRPA ).
• Каналы, управляемые циклическими нуклеотидами, активируемые гиперполяризацией : открытие этих каналов происходит из-за гиперполяризации , а не деполяризации, необходимой для других каналов, управляемых циклическими нуклеотидами. Эти каналы также чувствительны к циклическим нуклеотидам цАМФ и цГМФ , которые изменяют чувствительность открытия канала к напряжению. Эти каналы проницаемы для одновалентных катионов K ⁺ и Na ⁺ . В этом семействе четыре члена, все из которых образуют тетрамеры из шести трансмембранных α-субъединиц. Поскольку эти каналы открываются в условиях гиперполяризации, они функционируют как каналы кардиостимулятора в сердце, особенно в СА-узле .
• Потенциал-управляемые протонные каналы : Потенциал-управляемые протонные каналы открываются при деполяризации, но сильно чувствительны к pH. В результате эти каналы открываются только тогда, когда электрохимический градиент направлен наружу, так что их открытие позволяет только протонам покинуть клетки. Таким образом, их функцией является вытеснение кислоты из клеток. Другая важная функция происходит у фагоцитов (например, эозинофилов , нейтрофилов , макрофагов ) во время «дыхательного взрыва». Когда бактерии или другие микробы поглощаются фагоцитами, фермент НАДФН-оксидаза собирается в мембране и начинает вырабатывать активные формы кислорода (АФК), которые помогают убивать бактерии. НАДФН-оксидаза является электрогенной, она перемещает электроны через мембрану, и протонные каналы открываются, позволяя потоку протонов электрически уравновешивать движение электронов.

Лиганд-зависимый (нейромедиатор)

Эта группа каналов, также известная как ионотропные рецепторы , открывается в ответ на связывание специфических молекул-лигандов с внеклеточным доменом рецепторного белка. ^[13] 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 проницаемые для катионов никотиновые рецепторы ацетилхолина , ионотропные глутамат-зависимые рецепторы , кислоточувствительные ионные каналы ( ASIC ), ^[14] АТФ-управляемые рецепторы P2X и анион-проницаемые γ-аминомасляные кислоты-управляемые рецепторы ГАМК _А. .

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

Липид-закрытый

Эта группа каналов открывается в ответ на связывание специфических липидных молекул с трансмембранным доменом канала, обычно вблизи внутреннего листка плазматической мембраны. ^[15] Фосфатидилинозит-4,5-бисфосфат ( PIP ₂ ) и фосфатидная кислота ( PA ) являются наиболее изученными липидами, которые блокируют эти каналы. ^{[16] [17] [18]} Многие из калиевых каналов утечки закрываются липидами, включая калиевые каналы внутреннего выпрямителя и два калиевых канала порового домена TREK-1 и TRAAK. Семейство калиевых каналов KCNQ закрывается PIP ₂ . ^[19] Активируемый напряжением калиевый канал (Kv) регулируется PA. Его средняя точка активации смещается на +50 мВ при гидролизе ПА, вблизи мембранных потенциалов покоя. ^[20] Это предполагает, что Kv может быть открыт гидролизом липидов независимо от напряжения и может квалифицировать этот канал как двойной липидный и потенциалзависимый канал.

Другие ворота

Гейтирование также включает активацию и инактивацию вторичными мессенджерами изнутри клеточной мембраны , а не снаружи клетки, как в случае с лигандами.

• Некоторые калиевые каналы:
  • Калиевые каналы с внутренним выпрямлением . Эти каналы позволяют ионам калия поступать в клетку «внутренним выпрямляющим» способом: калий более эффективно поступает в клетку, чем из нее. Это семейство состоит из 15 официальных и 1 неофициального члена и подразделяется на 7 подсемейств на основе гомологии. На эти каналы влияют внутриклеточные субъединицы АТФ , PIP ₂ и βγ G-белка . Они участвуют в важных физиологических процессах, таких как кардиостимуляторная активность сердца, высвобождение инсулина и поглощение калия глиальными клетками . Они содержат только два трансмембранных сегмента, соответствующих основным порообразующим сегментам K _V и K _Ca каналов. Их α-субъединицы образуют тетрамеры.
  • Кальций-активируемые калиевые каналы : это семейство каналов активируется внутриклеточным Ca ²⁺ и содержит 8 членов.
  • Калиевый канал в области тандемных пор : это семейство из 15 членов образует так называемые каналы утечки и демонстрирует (открытое) исправление Гольдмана-Ходжкина-Каца . Вопреки их общему названию «калиевые каналы с двумя порами», эти каналы имеют только одну пору, но два поровых домена на субъединицу. ^{[21] [22]}
• Двухпоровые каналы включают лиганд-управляемые и потенциал-управляемые катионные каналы, названные так потому, что они содержат две порообразующие субъединицы. Как следует из названия, у них две поры. ^{[23] [24] [25] [26] [27]}
• Световые каналы , такие как каналродопсин , открываются непосредственно фотонами .
• Механочувствительные ионные каналы открываются под действием растяжения, давления, сдвига и смещения.
• Циклические нуклеотид-управляемые каналы : это суперсемейство каналов включает два семейства: каналы, управляемые циклическими нуклеотидами (CNG) и каналы, активируемые гиперполяризацией, управляемые циклическими нуклеотидами (HCN). Эта группировка носит скорее функциональный, чем эволюционный характер.
  • Циклические нуклеотид-управляемые каналы: 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 и закрывает их. В этом семействе 6 представителей, которое делится на 2 подсемейства.
  • Циклические нуклеотидные каналы, активируемые гиперполяризацией
• Температурно-зависимые каналы: члены суперсемейства ионных каналов переходного рецепторного потенциала , такие как TRPV1 или TRPM8 , открываются либо при высоких, либо при низких температурах.

Классификация по типу ионов

• Хлоридные каналы : это суперсемейство каналов состоит примерно из 13 членов. К ним относятся ClC, CLIC, бестрофины и CFTR. Эти каналы неселективны для малых анионов; однако хлорид является наиболее распространенным анионом, поэтому они известны как хлоридные каналы.
• Калийные каналы
  • Потенциал-управляемые калиевые каналы, например, Kvs, Kirs и т. д.
  • Кальций-активируемые калиевые каналы, например, BKCa или MaxiK, SK и т. д.
  • Калиевые каналы с входным выпрямителем
  • Калиевые каналы с двумя порами : это семейство из 15 членов образует так называемые каналы утечки и демонстрирует (открытое) выпрямление Гольдмана-Ходжкина-Каца .
• Натриевые каналы
  • Потенциал-управляемые натриевые каналы (NaVs)
  • Эпителиальные натриевые каналы (ENaCs) ^[28]
• Кальциевые каналы (CaVs)
• Протонные каналы
  • Потенциал-управляемые протонные каналы
• Неселективные катионные каналы : они неселективно пропускают через канал многие типы катионов, в основном Na ⁺ , K ⁺ и Ca2 ^{+ .}
  • Наиболее временные потенциальные каналы рецепторов

Классификация по клеточной локализации

Ионные каналы также классифицируются по их субклеточной локализации. Плазматическая мембрана составляет около 2% от общей мембраны клетки, тогда как внутриклеточные органеллы содержат 98% клеточной мембраны. Основными внутриклеточными компартментами являются эндоплазматическая сеть , аппарат Гольджи и митохондрии . По локализации ионные каналы классифицируют на:

• Каналы плазматической мембраны
  • Примеры: потенциалзависимые калиевые каналы (Kv), натриевые каналы (Nav), кальциевые каналы (Cav) и хлоридные каналы (ClC).
• Внутриклеточные каналы, которые далее подразделяются на различные органеллы.
  • Каналы эндоплазматической сети : 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

Некоторые ионные каналы классифицируются по продолжительности реакции на раздражители:

• Потенциальные каналы временных рецепторов : эта группа каналов, обычно называемая просто TRP-каналами, названа в честь их роли в зрительной фототрансдукции у дрозофилы . Это семейство, насчитывающее не менее 28 членов, разнообразно по механизмам активации. Некоторые каналы TRP остаются конститутивно открытыми, тогда как другие закрываются напряжением , внутриклеточным Ca ²⁺ , pH , окислительно-восстановительным состоянием, осмолярностью и механическим растяжением . Эти каналы также различаются в зависимости от ионов, которые они пропускают: некоторые из них селективны в отношении Ca ²⁺ , тогда как другие являются менее селективными катионными каналами. Это семейство подразделяется на 6 подсемейств на основе гомологии: канонические TRP ( TRPC ), ваниллоидные рецепторы ( TRPV ), меластатины ( TRPM ), полицистины ( TRPP ), муколипины ( TRPML ) и трансмембранный белок анкирина 1 ( TRPA ).

Подробная структура

Каналы различаются в зависимости от иона, который они пропускают (например, Na + , K + , Cl- ), способов их регулирования, количества субъединиц, из которых они состоят, и других аспектов структуры . ^[29] Каналы, относящиеся к самому большому классу, к которому относятся потенциал-управляемые каналы, лежащие в основе нервного импульса, состоят из четырех, а иногда и пяти ^[30] субъединиц с шестью трансмембранными спиралями каждая. При активации эти спирали перемещаются и открывают поры. Две из этих шести спиралей разделены петлей, которая выстилает пору и является основным фактором, определяющим ионную селективность и проводимость 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 . ^{[31] [32] [33] [34] [35]} Идея ионной селективности калиевых каналов заключалась в том, что карбонильные кислороды белковых остовов «селективного фильтра» (названного Бертилем Хилле ) могли эффективно заменять воду. молекулы, которые обычно защищают ионы калия, но ионы натрия были меньше и не могли быть полностью обезвожены, чтобы обеспечить такую ​​защиту, и, следовательно, не могли пройти сквозь них. Этот механизм был окончательно подтвержден, когда была выяснена первая структура ионного канала. Бактериальный калиевый канал KcsA, состоящий только из селективного фильтра, «P»-петли и двух трансмембранных спиралей, использовался в качестве модели для изучения проницаемости и селективности ионных каналов в лаборатории Маккиннона. Определение молекулярной структуры KcsA Родериком Маккинноном с использованием рентгеновской кристаллографии принесло долю Нобелевской премии по химии 2003 года . ^[36]

Из-за их небольшого размера и сложности кристаллизации интегральных мембранных белков для рентгеновского анализа только совсем недавно ученые смогли напрямую изучить, как «выглядят» каналы. Многие исследователи считают полученные изображения ориентировочными, особенно в тех случаях, когда кристаллография требовала удаления каналов из их мембран с помощью детергента. Примером может служить долгожданная кристаллическая структура потенциалзависимого калиевого канала, о которой сообщалось в мае ^{2003 года} . открытое и закрытое, например), так что структура кристалла может представлять любое из этих рабочих состояний. Большую часть выводов исследователей о работе 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 и образуют поры. Пора может определять избирательность канала. Ворота могут быть сформированы как внутри, так и снаружи области пор.

Фармакология

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

Блокаторы ионных каналов

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

• Тетродотоксин (ТТХ), используемый рыбами фугу и некоторыми видами тритонов для защиты. Блокирует натриевые каналы.
• Сакситоксин вырабатывается динофлагеллятами, также известными как « красный прилив ». Он блокирует потенциалзависимые натриевые каналы.
• Конотоксин используется конусными улитками для охоты на добычу.
• Лидокаин и новокаин относятся к классу местных анестетиков , блокирующих натриевые ионные каналы.
• Дендротоксин вырабатывается змеями мамба и блокирует калиевые каналы.
• Ибериотоксин вырабатывается тамулусом Hottentotta (восточно-индийским скорпионом) и блокирует калиевые каналы.
• Гетероподатоксин вырабатывается Heteropoda venatoria (коричневый паук-охотник или лайя) и блокирует калиевые каналы.

Активаторы ионных каналов

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

• Открыватели кальциевых каналов , например Bay K8644.
• Открыватели хлоридных каналов , такие как фенантролин .
• Открыватели калиевых каналов , такие как миноксидил
• Открыватели натриевых каналов , такие как ДДТ

Болезни

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 . Полный список см. в разделе «Категория: Каналопатии» .

• Мутации гена шейкера вызывают дефект в потенциалзависимых ионных каналах, замедляя реполяризацию клетки.
• Гиперкалиемический периодический паралич лошадей , а также гиперкалиемический периодический паралич человека (HyperPP) вызваны дефектом потенциалзависимых натриевых каналов.
• Врожденная парамиотония (ПК) и миотония, отягощенная калием (ПАМ)
• Генерализованная эпилепсия с фебрильными судорогами плюс (GEFS+)
• Эпизодическая атаксия (ЭА), характеризующаяся спорадическими приступами тяжелой дискоординации с миокимией или без нее , может быть спровоцирована стрессом, испугом или тяжелым напряжением, например физическими упражнениями.
• Семейная гемиплегическая мигрень (СГМ)
• Спиноцеребеллярная атаксия 13 типа.
• Синдром удлиненного интервала QT представляет собой синдром желудочковой аритмии , вызванный мутациями в одном или нескольких из десяти различных генов , большинство из которых представляют собой калиевые каналы и все из которых влияют на реполяризацию сердца .
• Синдром Бругада — еще одна желудочковая аритмия, вызванная мутациями гена потенциалзависимых натриевых каналов .
• Полимикрогирия — это порок развития головного мозга, вызванный мутациями гена потенциалзависимых натриевых каналов и рецептора NMDA . ^[39]
• Муковисцидоз вызван мутациями гена CFTR, который является хлоридным каналом.
• Муколипидоз IV типа обусловлен мутациями гена, кодирующего канал TRPML1 .
• Мутации и сверхэкспрессия ионных каналов являются важными событиями в раковых клетках. При мультиформной глиобластоме активация калиевых каналов gBK и хлоридных каналов ClC-3 позволяет клеткам глиобластомы мигрировать внутри головного мозга, что может привести к диффузному характеру роста этих опухолей. ^[40]

История

Фундаментальные свойства токов, опосредованных ионными каналами, были проанализированы британскими биофизиками Аланом Ходжкиным и Эндрю Хаксли в рамках их исследования потенциала действия , получившего Нобелевскую премию , опубликованного в 1952 году. Они основывались на работах других физиологов, таких как Коул и исследование Бейкера потенциалзависимых пор мембраны в 1941 году. ^{[41] [42]} Существование ионных каналов было подтверждено в 1970-х годах Бернардом Кацем и Рикардо Миледи с использованием анализа шума ^{[ нужна ссылка ]} . Затем это было продемонстрировано более непосредственно с помощью техники электрической записи, известной как « патч-зажим », что привело к Нобелевской премии Эрвину Нееру и Берту Сакманну , изобретателям этой техники. Сотни, если не тысячи исследователей продолжают стремиться к более детальному пониманию того, как работают эти белки. В последние годы разработка автоматических патч-кламп-устройств помогла значительно повысить производительность скрининга ионных каналов.

Нобелевская премия по химии за 2003 год была присуждена Родерику Маккиннону за исследования физико-химических свойств структуры и функций ионных каналов, включая рентгеновские исследования кристаллографической структуры .

Культура

Рождение идеи (2007) Джулиана Восс-Андреа . Скульптура была заказана Родериком Маккинноном на основе координат атомов молекулы, определенных группой Маккиннона в 2001 году.

Родерик Маккиннон заказал «Рождение идеи» — скульптуру высотой 5 футов (1,5 м), основанную на калиевом канале KcsA . ^[43] Работа содержит проволочный объект, изображающий внутреннюю часть канала, и объект из дутого стекла, изображающий основную полость конструкции канала.

Смотрите также

• Альфа-спираль
• Бэбикурус токсин 1
• Семейство ионных каналов , определенное в Pfam и InterPro.
• К _я база данных
• Липидные двухслойные ионные каналы
• Транспорт магния
• нейротоксин
• Пассивный транспорт
• Синтетические ионные каналы
• Трансмембранный рецептор

Рекомендации

1. Абдул Кадир Л., Стейси М., Барретт-Джолли Р. (2018). «Новые роли мембранного потенциала: действие за пределами потенциала действия». Границы в физиологии . 9 : 1661. дои : 10.3389/fphys.2018.01661 . ПМК  6258788 . ПМИД  30519193.
2. Александр С.П., Мэти А., Питерс Дж.А. (ноябрь 2011 г.). «Ионные каналы». Британский журнал фармакологии . 164 (Приложение 1): С137–С174. дои : 10.1111/j.1476-5381.2011.01649_5.x. ПМЦ 3315630 . 
3. "Ионный канал". Возбудимый . 2014 . Проверено 28 мая 2019 г.
4. Хилле Б (2001) [1984]. Ионные каналы возбудимых мембран (3-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc., с. 5. ISBN 978-0-87893-321-1.
5. Постик, Гийом; Гузам, Ясин; Гиро, Винсент; Желе, Жан-Кристоф (2016). «Мембранное позиционирование белковых структур высокого и низкого разрешения с помощью подхода бинарной классификации». Белковая инженерия, проектирование и отбор . 29 (3): 87–91. дои : 10.1093/протеин/gzv063 . ПМИД  26685702.
6. Первс Д. , Августин Г.Дж., Фитцпатрик Д., Кац Л.К. , ЛаМантия А., Макнамара Д.О., Уильямс С.М., ред. (2001). «Глава 4: Каналы и транспортеры». Нейронаука (2-е изд.). ISBN Sinauer Associates Inc. 978-0-87893-741-7.
7. Хилле Б. , Каттералл, Вашингтон (1999). «Глава 6: Электрическая возбудимость и ионные каналы». В Сигель Г.Дж., Агранов Б.В., Альберс Р.В., Фишер С.К., Улер, доктор медицинских наук (ред.). Базовая нейрохимия: молекулярные, клеточные и медицинские аспекты . Филадельфия: Липпинкотт-Рэйвен. ISBN 978-0-397-51820-3.
8. Камерино, округ Колумбия, Трикарико Д., Десафи Дж. Ф. (апрель 2007 г.). «Фармакология ионных каналов». Нейротерапия . 4 (2): 184–98. дои : 10.1016/j.nurt.2007.01.013 . ПМИД  17395128.
9. Веркман А.С., Галиетта LJ (февраль 2009 г.). «Хлоридные каналы как мишени для лекарств». Обзоры природы. Открытие наркотиков . 8 (2): 153–71. дои : 10.1038/nrd2780. ПМК 3601949 . ПМИД  19153558. 
10. Камерино, округ Колумбия, Десафи Дж. Ф., Трикарико Д., Пьерно С., Лиантонио А. (2008). Терапевтические подходы к заболеваниям ионных каналов . Достижения генетики. Том. 64. стр. 81–145. дои : 10.1016/S0065-2660(08)00804-3. ISBN 978-0-12-374621-4. ПМИД  19161833.
11. Габашвили И.С., Соколовский Б.Х., Мортон CC, Гирш А.Б. (сентябрь 2007 г.). «Экспрессия генов ионных каналов во внутреннем ухе». Журнал Ассоциации исследований в области отоларингологии . 8 (3): 305–28. дои : 10.1007/s10162-007-0082-y. ПМЦ 2538437 . ПМИД  17541769. 
12. Вичини С (апрель 1999 г.). «Новые перспективы функциональной роли гетерогенности каналов ГАМК (А)». Молекулярная нейробиология . 19 (2): 97–110. дои : 10.1007/BF02743656. PMID  10371465. S2CID  5832189.
13. Беттс, Дж. Гордон; Дезе, Питер; Джонсон, Эдди; Джонсон, Джоди Э; Король, Оксана; Круз, Дин; По, Брэндон; Мудро, Джеймс; Уомбл, Марк Д; Янг, Келли А. (6 июля 2023 г.). Анатомия и физиология . Хьюстон: OpenStax CNX. 12.4 Потенциал действия. ISBN  978-1-947172-04-3.
14. Ханукоглу I (февраль 2017 г.). «Натриевые каналы типа ASIC и ENaC: конформационные состояния и структуры ионно-селективных фильтров». Журнал ФЭБС . 284 (4): 525–545. дои : 10.1111/февраль 13840. PMID  27580245. S2CID  24402104.
15. Хансен С.Б. (май 2015 г.). «Липидный агонизм: парадигма PIP2 лиганд-управляемых ионных каналов». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1851 (5): 620–8. дои : 10.1016/j.bbalip.2015.01.011. ПМК 4540326 . ПМИД  25633344. 
16. Хансен С.Б., Тао X, Маккиннон Р. (август 2011 г.). «Структурная основа активации PIP2 классического внутреннего выпрямителя K+ канала Kir2.2». Природа . 477 (7365): 495–8. Бибкод : 2011Natur.477..495H. дои : 10.1038/nature10370. ПМК 3324908 . ПМИД  21874019. 
17. Гао Ю, Цао Э, Юлиус Д, Ченг Ю (июнь 2016 г.). «Структуры TRPV1 в нанодисках раскрывают механизмы действия лигандов и липидов». Природа . 534 (7607): 347–51. Бибкод : 2016Natur.534..347G. дои : 10.1038/nature17964. ПМЦ 4911334 . ПМИД  27281200. 
18. Кабанос С., Ван М., Хан X, Хансен С.Б. (август 2017 г.). «2 Антагонизм каналов ТРЭК-1». Отчеты по ячейкам . 20 (6): 1287–1294. дои : 10.1016/j.celrep.2017.07.034. ПМЦ 5586213 . ПМИД  28793254. 
19. Браун Д.А., генеральный директор Пассмор (апрель 2009 г.). «Нейронные каналы KCNQ (Kv7)». Британский журнал фармакологии . 156 (8): 1185–95. дои : 10.1111/j.1476-5381.2009.00111.x. ПМЦ 2697739 . ПМИД  19298256. 
20. Хайт РК, Баттервик Дж. А., Маккиннон Р. (октябрь 2014 г.). «Модуляция фосфатидной кислотой функции датчика напряжения Kv-канала». электронная жизнь . 3 . дои : 10.7554/eLife.04366 . ПМК 4212207 . ПМИД  25285449. 
21. «Два калиевых канала P-домена» . Руководство по фармакологии . Проверено 28 мая 2019 г.
22. Позвонил HP (2003). Фармакология (8-е изд.). Эдинбург: Черчилль Ливингстон. п. 59. ИСБН 978-0-443-07145-4.
23. Кинтцер А.Ф., Страуд Р.М. (март 2016 г.). «Структура, ингибирование и регуляция двухпорового канала TPC1 Arabidopsis thaliana». Природа . 531 (7593): 258–62. Бибкод : 2016Natur.531..258K. bioRxiv 10.1101/041400 . дои : 10.1038/nature17194. ПМЦ 4863712 . PMID  26961658. Помимо каналов Ca2+ и Na+, которые образованы четырьмя внутримолекулярными повторами, вместе образующими пору тетрамерного канала, новый канал имел только два шейкер-подобных повтора, каждый из которых был оснащен одним поровым доменом. Из-за этой необычной топологии этот канал, присутствующий как у животных, так и у растений, был назван двухпоровым каналом 1 (TPC1).  
24. Spalding EP, Харпер Дж. Ф. (декабрь 2011 г.). «Всё тонкости клеточного транспорта Ca(2+)». Современное мнение в области биологии растений . 14 (6): 715–20. дои : 10.1016/j.pbi.2011.08.001. ПМК 3230696 . PMID  21865080. Лучшим кандидатом на роль вакуолярного канала высвобождения Ca2+ является TPC1, гомолог потенциалзависимого Ca2+-канала млекопитающих, который имеет две поры и двенадцать мембранных промежутков. 
25. Браун Б.М., Нгуен Х.М., Вульф Х. (30 января 2019 г.). «Последние достижения в нашем понимании структуры и функций более необычных катионных каналов». F1000Исследования . 8 : 123. дои : 10.12688/f1000research.17163.1 . ПМК 6354322 . PMID  30755796. Органелларные двухпоровые каналы (TPC) представляют собой интересный тип каналов, который, как следует из названия, имеет две поры. 
26. Джаммес Ф, Ху ХК, Вильерс Ф, Бутен Р, Квак Дж. М. (ноябрь 2011 г.). «Кальций-проницаемые каналы в растительных клетках». Журнал ФЭБС . 278 (22): 4262–76. дои : 10.1111/j.1742-4658.2011.08369.x . PMID  21955583. S2CID  205884593. Было предсказано, что двухпоровый канал Arabidopsis (AtTPC1) будет иметь 12 трансмембранных спиралей и две поры (красные линии).
27. Хупер Р. (сентябрь 2011 г.). Молекулярная характеристика двухпоровых каналов, управляемых NAADP (PDF) (Диссертация). Считается, что TPC с двумя порами димеризуются с образованием функционального канала.
28. Ханукоглу I, Ханукоглу А (апрель 2016 г.). «Семейство эпителиальных натриевых каналов (ENaC): филогения, структура-функция, распределение в тканях и связанные с ними наследственные заболевания». Джин . 579 (2): 95–132. дои : 10.1016/j.gene.2015.12.061. ПМЦ 4756657 . ПМИД  26772908. 
29. Лим С, Дудев Т (2016). «Селективность калия по сравнению с натрием в фильтрах с селективностью моновалентных ионных каналов». В Sigel A, Sigel H, Sigel R (ред.). Ионы щелочных металлов: их роль для жизни . Ионы металлов в науках о жизни. Том. 16. Спрингер. стр. 325–47. дои : 10.1007/978-3-319-21756-7_10. ISBN 978-3-319-21755-0. ПМИД  26860306.
30. дои: https://doi.org/10.1038/d41586-023-02486-9
31. Хилле Б (декабрь 1971 г.). «Проницаемость натриевого канала для органических катионов в миелинизированном нерве». Журнал общей физиологии . 58 (6): 599–619. дои : 10.1085/jgp.58.6.599. ПМК 2226049 . ПМИД  5315827. 
32. Безанилья Ф, Армстронг СМ (ноябрь 1972 г.). «Отрицательная проводимость, вызванная попаданием ионов натрия и цезия в калиевые каналы аксонов кальмара». Журнал общей физиологии . 60 (5): 588–608. дои : 10.1085/jgp.60.5.588. ПМК 2226091 . ПМИД  4644327. 
33. Хилле Б (июнь 1973 г.). «Калиевые каналы в миелинизированных нервах. Избирательная проницаемость для малых катионов». Журнал общей физиологии . 61 (6): 669–86. дои : 10.1085/jgp.61.6.669. ПМК 2203488 . ПМИД  4541077. 
34. Хилле Б (ноябрь 1975 г.). «Ионная селективность, насыщение и блокировка натриевых каналов. Модель с четырьмя барьерами». Журнал общей физиологии . 66 (5): 535–60. дои : 10.1085/jgp.66.5.535. ПМК 2226224 . ПМИД  1194886. 
35. Хилле Б (март 2018 г.). «Журнал общей физиологии: проницаемость мембран и ионная селективность». Журнал общей физиологии . 150 (3): 389–400. дои : 10.1085/jgp.201711937. ПМЦ 5839722 . ПМИД  29363566. 
36. Дойл Д.А., Мораис Кабрал Дж., Пфуецнер Р.А., Куо А., Гулбис Дж.М., Коэн С.Л. и др. (апрель 1998 г.). «Строение калиевого канала: молекулярные основы К+-проводимости и селективности». Наука . 280 (5360): 69–77. Бибкод : 1998Sci...280...69D. дои : 10.1126/science.280.5360.69. ПМИД  9525859.
37. Цзян Ю, Ли А, Чен Дж, Рута В, Каден М, Чайт БТ, Маккиннон Р (май 2003 г.). «Рентгеновская структура потенциалзависимого K+-канала». Природа . 423 (6935): 33–41. Бибкод : 2003Natur.423...33J. дои : 10.1038/nature01580. PMID  12721618. S2CID  4347957.
38. 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. Бибкод : 2006Natur.440..833L. дои : 10.1038/nature04642. ПМЦ 3836678 . ПМИД  16598263. 
39. Смит Р.С., Уолш, Калифорния (февраль 2020 г.). «Функции ионных каналов в раннем развитии мозга». Тенденции в нейронауках . 43 (2): 103–114. doi :10.1016/j.tins.2019.12.004. ПМЦ 7092371 . ПМИД  31959360. 
40. Моленаар Р.Дж. (2011). «Ионные каналы при глиобластоме». ISRN Неврология . 2011 : 590249. doi : 10.5402/2011/590249 . ПМК 3263536 . ПМИД  22389824. 
41. Петиг Р., Келл Д.Б. (август 1987 г.). «Пассивные электрические свойства биологических систем: их значение в физиологии, биофизике и биотехнологии» (PDF) . Физика в медицине и биологии . 32 (8): 933–70. Бибкод : 1987PMB....32..933P. дои : 10.1088/0031-9155/32/8/001. PMID  3306721. S2CID  250880496. Обширный обзор биоэлектрических характеристик 1987 года. ... наблюдение индуктивности (отрицательной емкости) Коулом и Бейкером (1941) во время измерений электрических свойств аксонов кальмаров на переменном токе привело непосредственно к концепции потенциалзависимые поры мембраны, воплощенные в знаменитом методе Ходжкина-Хаксли (1952) (Cole 1972, Jack er a1 1975), как важнейший механизм нейротрансмиссии.
42. Коул К.С., Бейкер РФ (июль 1941 г.). «Продольный импеданс гигантского аксона кальмара». Журнал общей физиологии . Издательство Рокфеллеровского университета. 24 (6): 771–88. дои : 10.1085/jgp.24.6.771. ПМК 2238007 . PMID  19873252. Описывает, что происходит, когда вы прикрепляете к аксону гигантского кальмара электроды и пропускаете через него переменный ток, а затем замечаете, что иногда напряжение со временем возрастает, а иногда уменьшается. Индуктивное реактивное сопротивление является свойством аксона и требует, чтобы он содержал индуктивную структуру. Изменение импеданса в зависимости от межполярного расстояния указывает на то, что индуктивность находится в мембране. 
43. Ball P (март 2008 г.). «Тигель: Искусство, вдохновленное наукой, должно быть больше, чем просто красивая картинка». Химический мир . 5 (3): 42–43 . Проверено 12 января 2009 г.

Внешние ссылки

• «Лаборатория Вайса». Лаборатория Вайса исследует молекулярные и клеточные механизмы, лежащие в основе заболеваний человека, вызванных дисфункцией ионных каналов .
• «Ионные каналы, управляемые напряжением». База данных IUPHAR по рецепторам и ионным каналам . Международный союз фундаментальной и клинической фармакологии.
• «База данных ТРИП». созданная вручную база данных межбелковых взаимодействий для каналов TRP млекопитающих .
• Ионные каналы в медицинских предметных рубриках Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)