Калиев канал - Биология

биология


The Калиев канал (англ. калиев канал) обозначава йонен канал, който специално позволява на калия да преминеразрешени йони. Транспортът на калиеви йони през калиевия канал става пасивно чрез дифузия. Посоката му се определя от електрохимичната движеща сила за калиевите йони.

Механизми на активиране на различни калиеви канали

Активирани по напрежение калиеви канали

Активирани по напрежение калиеви канали (TCDB: 1.A.1.2) се отварят, когато мембранният потенциал се промени и поддържат напр. Б. реполяризацията по време на потенциала за действие на неврон. Този тип калиев канал се активира чрез деполяризиране на мембраната при същия прагов потенциал като този на натриевите канали. Отварянето на калиевия канал от този тип обаче е много по-бавно и продължава по-дълго от това на натриевия канал.

Друг активиран от напрежението калиев канал се отваря и затваря изключително бързо по време на деполяризацията (10 −4 до 10 −5 s), причинявайки реполяризиращ изтичане на калий (A ток) за кратко време. A-ток, IA) и по този начин позволява на нервните клетки да се „стрелят“ бързо.

Прави се разлика между външни и вътрешни коригиращи калиеви канали (външен токоизправител/вътрешен токоизправител).

Активирани с калций калиеви канали

(TCDB: 1.A.1.3) Те се отварят, когато вътреклетъчната концентрация на калциеви йони се повиши рязко и по този начин реполяризират или хиперполяризират клетъчната мембрана.

G протеинови активирани калиеви канали

Това са калиеви канали, които преминават директно през G протеини или индиректно през втори пратеник да бъдат регулирани. След активиране на G-протеин-свързания рецептор (GPCR) от лиганда (например ацетилхолин в случая на мускариновия ацетилхолинов рецептор), GDP се обменя за GTP в Gα единицата на G протеина. В протеина, активиран в резултат, α единицата вече се отделя от останалата част, в резултат на което Gβγ може да се свърже с калиевия канал и да го отвори. Това остава отворено, докато обвързаният GTP на Gα хидролизира отново до БВП и субединиците отново се образуват. Тези канали играят важна роля за регулирането на сърдечната честота през парасимпатиковата част на автономната нервна система и за инхибиране на синапсите в централната нервна система.

Механично активирани калиеви канали

Те се отварят чрез натискане или издърпване на мембраната. Ето как z. Б. калиевите канали към Съвети за връзки стереоцилията, т.е.сетивните космени клетки във вътрешното ухо.

АТФ-чувствителни калиеви канали

Те се отварят, когато клетъчното ниво на АТФ спадне и са напр. Б., съдържащи се в произвеждащите инсулин бета клетки на панкреаса и в невроните на хипоталамуса. [1]

АТФ-чувствителните калиеви канали се блокират от лекарства от групата на сулфонилурейните производни. [2] Активиращите мутации в гена ABCC8, който кодира регулаторните субединици (SUR1) на ATP-чувствителния калиев канал, са отговорни за около 12% от случаите на вроден захарен диабет при новороденото (неонатален захарен диабет). [3] Активиращите мутации в гена KCNJ11, който кодира субединиците Kir6.2 на ATP-чувствителния калиев канал, са отговорни за около 35-58% от случаите на неонатален диабет. Неонаталният захарен диабет може успешно да се лекува със сулфонилурейни продукти. [4] Инактивиращите мутации в гена ABCC8 обаче водят до хипогликемия в ранна детска възраст (фамилна хиперинсулинемична хипогликемия). [5]

The Калиев канал KIR4.1 се намира върху глиални клетки в централната нервна система, особено върху астроцити, олигодендроцити и глиални клетки на Bergmann. Основната задача изглежда е една пространствено буфериране на калиевия градиент за поддържане на аксоналната проводимост на стимула. [6] Нокаутираните мишки без Kir4.1 показват тежка хипомиелинизация и промени в аксоните. IgG автоантитела срещу калиев канал са открити при подгрупа пациенти с множествена склероза. [7] Мутациите в KIR4.1-кодиращия ген KCNJ10 са свързани със синдрома на EAST или SeSAME, който е свързан с епилепсия, атаксия, бъбречна тубулопатия и глухота.

селективност

Калиевите канали образуват пори в мембраната. Така нареченият филтър за селективност е разположен от извънклетъчната страна на порите. Тази пора се формира от полипептидния скелет, при което карбонилните кислородни атоми на пептидните връзки са точно подравнени, така че да могат да "поемат" ролята на кислорода във водните молекули на хидратиращата обвивка на калиевия йон. Това създава енергийно стабилизирани позиции за калиевия йон във филтъра за селективност (по-точно 4), което улеснява дехидратацията и по този начин преминаването на калиевия йон през порите. Вътре в порите има джоб с водни молекули, където калиевите йони незабавно се рехидратират. Например натриевите йони не преминават филтъра за селективност, въпреки че са по-малки от калиевите йони. Това е така, защото карбонилните кислородни атоми са твърде далеч за тях и те не могат да заместят кислородните атоми във водата (тук няма енергийна стабилизация).

Инхибиране на калиевия канал

Подобно на други канали, калиевите канали също могат да бъдат специално блокирани от молекули или пептиди. В зависимост от вида на калиевия канал, различни вещества са способни да направят това. Така че z. Б. Калциево-зависимите калиеви канали могат да бъдат специално блокирани, без да се засягат други канали. Следователно не всеки инхибитор има еднакъв ефект в организма, тъй като различните видове канали се различават по своята поява и функция.

Инхибиторът често действа директно върху порите на канала, като го затваря (напр. Тетраетиламониевият катион), независимо дали е отвън или отвътре на канала. Много естествени растителни и животински токсини съдържат протеини, които инхибират калиевите канали. Например, известни са над 40 пептиди от отрови на скорпион, които имат инхибиращ ефект върху калиевите канали. Но отровните насекоми като апамин при пчелите също са специфични за калциево-зависимите калиеви канали.

Вижте също

подувам

  1. ↑ M.A- Сперлинг.: ATP-чувствителни калиеви канали - неонатален захарен диабет и след това N Engl J Med 2006 355: 507-510.
  2. ↑ Yokoshiki, H., et al.: АТР-чувствителни K + канали в панкреатичните, сърдечните и съдовите гладкомускулни клетки. В: Американски вестник по физиология. 274, 1998, стр. C25-37.
  3. ↑ A.P. Бабенко и др. ал.: Активиране на мутации в гена ABCC8 при неонатален захарен диабет N Engl J Med 2006 355: 456-466.
  4. ↑ E.R. Pearson et. ал.: Преминаване от инсулин към орални сулфонилурейни продукти при пациенти с диабет поради мутации на Kir6.2 N Engl J Med 2006 355: 467-477
  5. ↑ P.M. Томас и др. ал.: Мутации в сулфонилурейния рецепторен ген при фамилна персистираща хиперинсулинемична хипогликемия в ранна детска възраст Science, 268: 5209: 426.
  6. ^ Ан Х. Крос, Еманюел Вобант: Антитела към калиеви канали при множествена склероза. New England Journal of Medicine 2012; 367: 172-174
  7. ↑ Rajneesh Srivastava, Muhammad Aslam, Sudhakar Reddy Kalluri, Lucas Schirmer, Dorothea Buck, Björn Tackenberg, Veit Rothhammer, Andrew Chan, Ralf Gold, Achim Berthele, Jeffrey L. Bennett, Thomas Korn, Bernhard Hemmer: Калиев канал KIR4.1 като имунна цел при множествена склероза. New England Journal of Medicine 2012; 367: 115-122

6. MacKinnon, R. 2004. йонната проводимост и атомната основа на селективната йонна проводимост (Нобелова лекция). Андрю. Chem. Int. Изд. Engl.43: 4265-4277.