Canal de sodiu

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Canalul de sodiu sau, mai exact, diferitele tipuri de canale de sodiu , sunt proteine membranare integrale din care se formează canalele ionice care conduc cationii de sodiu ( Na + ) prin membrana celulară .[1][2] Sunt clasificate în funcție de declanșatorul care deschide canalul pentru acești ioni, de ex. fie o modificare a tensiunii electrice (canalele de sodiu reglementate de tensiunea electrică), fie legarea unei substanțe (un ligand ) de canal (canalele de sodiu reglementate de liganzi).

În celulele excitabile, cum ar fi neuronii , fibrele musculare și anumite tipuri de celule gliale , canalele de sodiu sunt responsabile pentru faza ascendentă a potențialului de acțiune .

Canal de sodiu reglat de tensiunea electrică

Structura

Diagrama unei subunități alfa a canalului de sodiu sensibil la tensiune; -subunitatea G - glicozilare , P - fosforilare , S - selectivitate ionică, I - inactivare, sarcini pozitive (+) în S4 sunt importante pentru sensibilitate tensiunea electrică. [3]

Canalele de sodiu sunt formate dintr-o subunitate α mare care se leagă de alte proteine, cum ar fi subunitățile β. O subunitate α formează inima canalului și funcționează pentru sine. Când proteina subunității α este exprimată de o celulă, ea reușește să formeze canale care conduc Na + într-un mod de tensiune, chiar dacă subunitățile β sau alte proteine ​​modulatoare cunoscute nu sunt exprimate. Când proteinele accesorii se asamblează cu subunități α, complexul rezultat poate prezenta dependență modificată de tensiunea electrică sau se poate localiza în diferite părți ale celulei.

Subunitatea a are patru domenii repetate, marcate I, II, III, IV și fiecare conține șase regiuni trans-membranare, etichetate S1 până la S6. Regiunea S4 extrem de conservată acționează ca un senzor de tensiune electrică de canal. Sensibilitatea la tensiune a acestui canal se datorează aminoacizilor pozitivi găsiți în fiecare a treia poziție. Atunci când este stimulată de o modificare a tensiunii electrice trans-membranare , această regiune se deplasează către partea extracelulară a membranei celulare, determinând canalul să devină permeabil la ioni. Ionii sunt transportați pasiv printr-un por, care se poate rupe în două regiuni. Porțiunea exterioară (mai extracelulară) a porului este formată din „buclele P” (regiunea cuprinsă între S5 și S6) din cele patru domenii. Această regiune este cea mai îngustă parte a porului și este responsabilă de selectivitatea sa la ioni. Porțiunea cea mai internă (mai citoplasmatică) a porului este formată din regiunile combinate S5 și S6 din cele patru domenii. Regiunea care unește domeniile III și IV este importantă pentru funcționarea canalului. Această regiune deconectează canalul după activarea prelungită, dezactivându-l.

Reglare canal

Canalele de sodiu cu tensiune au trei tipuri de stări: dezactivat (închis), activat (activ) și inactiv (închis). Se crede că canalele în starea dezactivată sunt blocate pe partea lor intracelulară de o „poartă de activare”, care este eliminată ca răspuns la stimulul care deschide canalul. Capacitatea de inactivare se crede că se datorează unui „dop remorcat” (format din domeniile III și IV ale subunității alfa), cunoscut sub numele de „poarta de inactivare”, care blochează interiorul canalului la scurt timp după activare. Când un potențial de acțiune îl atinge, canalul rămâne inactivat timp de câteva milisecunde după despolarizare. Această fază de inactivare se încheie atunci când potențialul membranei celulare se repolarizează în urma fazei descendente a potențialului de acțiune. Acest lucru permite reactivarea canalelor din nou în timpul următorului potențial de acțiune. Disconforturile genetice pot modifica canalul Na + , provocând rigiditate musculară sau convulsii epileptice din cauza intrării excesive de sodiu în celulă, ducând mușchiul sau celula nervoasă la excitare continuă. Comportamentul acestui canal poate fi modelat cu o schemă Markov sau cu modelul Hodgkin-Huxley . În primul model, fiecare canal ocupă o stare distinctă, cu propriile ecuații diferențiale care descriu tranzițiile dintre o stare și alta; în al doilea rând, canalele pot fi considerate ca o populație afectată de trei variabile de reglare independente, fiecare dintre acestea putând asuma o valoare între 1 (permeabilitatea totală la ioni) și 0 (impermeabilitatea totală). Produsul acestor variabile reprezintă procentul de conducere al canalelor. Modelul Hodgkin-Huxley poate fi reprezentat cu schema Markoviană echivalentă.

Impermeabilitatea față de alți ioni

Intrarea canalului de sodiu conține un filtru selectiv format dintr-un set de reziduuri de aminoacizi cu sarcină negativă, capabil să atragă cationii Na + și să țină în afara anionilor . Ionii pozitivi pot trece printr-o intrare cu o lățime aproximativă de 0,3 - 0,5 nm , permițând trecerea unui singur ion de sodiu asociat cu o moleculă de apă . Cationii de potasiu, cu o rază de ioni mai mare, nu pot trece prin această deschidere. Mai mult, filtrul nu permite trecerea altor ioni (chiar și cu o dimensiune acceptabilă) din cauza interacțiunii slabe pe care ar avea-o cu aminoacidul glutamat .

Subunitate

În mod normal, canalele de sodiu constau dintr-o subunitate alfa care modelează canalul de conducere a ionilor și una sau două subunități de tip beta care au diverse funcții, inclusiv modularea intrării canalului. [4] Cu toate acestea, simpla prezență a subunității alfa permite canalului să funcționeze corect.

Subunitate alfa

Familia canalelor de sodiu este compusă din nouă membri, toți caracterizați prin prezența aminoacizilor pentru mai mult de jumătate din compoziția lor transmembranară și extracelulară. O nomenclatură standard, în uz curent, este IUPHAR. [5] [6] Proteinele care alcătuiesc aceste canale sunt numerotate de la Na v 1.1 la Na v 1.9. Numele genelor, pe de altă parte, variază de la SCN1A la SCN11A.

Subunitatea beta

Subunitățile beta de canal de sodiu sunt proteine ​​transmembranare de tip 1, cu capăt N extracelular și capăt C citoplasmatic. Ca membru al familiei Ig, aceste subunități conțin o indentare "V" în domeniul extracelular. Pe plan intern, aceste subunități nu seamănă cu omologii lor din canalele de calciu și canalele de potasiu . [7] Cu toate acestea, există omologie cu celule neuronale cu aderență moleculară (CAM) și în special cu familia extinsă de CAM L1. Există patru subunități beta diferite: SCN1B, SCN2B, SCN3B, SCN4B (numerotate în ordinea descoperirii). Beta 1 și Beta 3 interacționează cu subunitățile Alpha cu legături necovalente, în timp ce Beta 2 și Beta 4 se leagă de ele prin legătură disulfură . [8]

Canale activate de ligand

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: receptorul ionotrop .

Sunt canale de sodiu activate prin legarea la o moleculă numită ligand , mai degrabă decât printr-o diferență de potențial în membrană.

Sunt tipice în joncțiunile neuromusculare, cum ar fi în receptorii nicotinici , unde ligandul este acetilcolina . Multe canale de acest tip permit, de asemenea, să treacă cantități moderate de ion de potasiu.

Rol în potențialul de acțiune

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: potențial de acțiune .

Canalele de sodiu reglementate de diferența de potențial joacă un rol cheie în transferul potențialului de acțiune . Dacă sunt deschise suficiente canale atunci când potențialul membranei crește, un număr mic, dar corect de ioni Na + intră în celulă datorită gradientului lor electrochimic, provocând depolarizarea celulară. Prin urmare, mai multe canale de sodiu de-a lungul membranei fac potențialul mai rapid, iar celula mai excitabilă. Aceste canale reușesc, de asemenea, să-și asume o stare de inactivare care provoacă o perioadă refractară și este critică pentru propagarea potențialului de acțiune de-a lungul axonului .

Canalele Na + se deschid și se închid mai repede decât canalele K + producând un aflux de sarcini pozitive (Na + ) spre începutul potențialului de acțiune și un flux (K + ) spre final.

Modulație farmacologică

Blocante

Insecticide piretroide

Secțiunea goală
Această secțiune despre biologie este încă goală . Ajută-ne să-l scriem!

Activatori

Următoarele substanțe produse în mod natural deschid (activează) canale de sodiu persistente:

Modificatori ai porții de sodiu

Următoarele toxine modifică filtrarea canalului de sodiu:

Notă

  1. ^ Jessell TM, Kandel ER , Schwartz JH, Principles of Neural Science , ediția a 4-a, New York, McGraw-Hill, 2000, pp. 154-69, ISBN 0-8385-7701-6 .
  2. ^ Bertil Hillel , Ion Channels of Excitable Membranes , ediția a 3-a, Sunderland, Mass, Sinauer, 2001, pp. 73-7, ISBN 0-87893-321-2 .
  3. ^ Yu FH, Catterall WA, Prezentare generală a familiei de canale de sodiu cu tensiune , în Genome Biol , vol. 4, nr. 3, 2003, p. 207, DOI : 10.1186 / gb-2003-4-3-207 , PMC 153452 , PMID 12620097 .
  4. ^ Isom LL, Subunități beta de canal de sodiu: orice altceva decât auxiliar , în Neuroscientist , vol. 7, nr. 1, 2001, pp. 42–54, DOI : 10.1177 / 107385840100700108 , PMID 11486343 .
  5. ^ IUPHAR - Uniunea Internațională de Farmacologie de Bază și Clinică, titlu generat de Bot
  6. ^ Catterall WA, Goldin AL, Waxman SG, Uniunea Internațională de Farmacologie. XLVII. Nomenclatura și relațiile structură-funcție ale canalelor de sodiu cu tensiune , în Pharmacol Rev , vol. 57, nr. 4, 2005, pp. 397–409, DOI : 10.1124 / pr.57.4.4 , PMID 16382098 .
  7. ^ Catterall WA, De la curenți ionici la mecanisme moleculare: structura și funcția canalelor de sodiu cu tensiune , în Neuron , vol. 26, n. 1, aprilie 2000, pp. 13-25, DOI : 10.1016 / S0896-6273 (00) 81133-2 , PMID 10798388 .
  8. ^ Isom LL, De Jongh KS, Patton DE, Reber BF, Offord J, Charbonneau H, Walsh K, Goldin AL, Catterall WA, Structura primară și expresia funcțională a subunității beta 1 a canalului de sodiu creier de șobolan , în Știință , vol. . 256, n. 5058, mai 1992, pp. 839–42, DOI : 10.1126 / science.1375395 , PMID 1375395 .
  9. ^ Grolleau F, Stankiewicz M, Birinyi-Strachan L, Wang XH, Nicholson GM, Pelhate M, Lapied B, Analiza electrofiziologică a acțiunii neurotoxice a unei toxine de păianjen cu pâlnie, delta-atracotoxină-HV1a, pe Na cu porți de tensiune + canale , în J. Exp. Biol. , vol. 204, Pt 4, 2001, pp. 711–21, PMID 11171353 .
  10. ^ LD Possani, B. Becerrill, M. Delepierre și J. Tytgat Hammock, toxine Scorpion specifice canalelor Na + , în Jurnalul European de Biochimie , vol. 264, nr. 2, 1999, pp. 287-300, DOI : 10.1046 / j.1432-1327.1999.00625.x , PMID 10491073 .

Elemente conexe

linkuri externe

Adus de la „https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Canale_del_sodio&oldid=121835625 ”