Los canales del ion del son las proteínas de formación de poros que ayudan a establecer y controlan el pequeño gradiente del voltaje a través de la membrana de plasma de todas las células vivas (véase el potencial de la célula) permitiendo el flujo de los iones abajo de su gradiente electroquímico . Están presentes en las membranas que rodean todas las células biológicas

Características básicas

Los canales del ion regulan el flujo de iones a través de la membrana en todas las células. Es una proteína integral de la membrana; o, más típicamente, un montaje de varias proteínas. Tal " " multi- de la subunidad ; las asambleas implican generalmente un arreglo circular de las proteínas homólogas idénticas o llenas de cerca alrededor de un poro lleno de agua a través del plano del bilayer de la membrana o del lípido. Las subunidades de formación de poros se llaman la subunidad del α, mientras que las subunidades auxiliares son β denotados, γ, y así sucesivamente. Mientras que algunos canales permiten el paso de los iones basados solamente en carga, el poro arquetipo del canal es apenas uno o dos átomos de par en par en su punto más estrecho. Conduce una especie específica de ion, tal como sodio o potasio, y los transporta a través del solo archivo de la membrana--como los iones moverse casi tan rápidamente a través del líquido libre. En algunos canales del ion, el paso a través del poro es gobernado por un " puerta, " cuál se puede abrir o cerrar por las señales químicas o eléctricas, temperatura, o la fuerza mecánica, dependiendo de la variedad de canal.

Papel biológico

Porque " voltaje-gated" los canales son la base del impulso de nervio y porque " transmisor-gated" la conducción mediata de los canales a través de los canales de las sinapsis es especialmente componentes prominentes del sistema nervioso . De hecho, la mayor parte de las toxinas ofensivas y defensivas que los organismos han desarrollado para cerrar los sistemas nerviosos de depredadores y el trabajo de la presa (e., los venenos producidos por las arañas, los escorpiones, las serpientes, los pescados, las abejas, los caracoles de mar y otros) tapando poros del canal del ion. Además, el ion acanala la figura en una gran variedad de procesos biológicos que impliquen cambios rápidos en células, tales como cardiaco, el esquelético, y la contracción del músculo liso, transporte epitelial de alimentos y de iones, activación T-cell y lanzamiento pancreático de la insulina de la beta-célula . En la búsqueda para las nuevas drogas, los canales del ion son una blanco preferida.

Diversidad

Los canales del ion se pueden clasificar por la naturaleza de su bloquear, la especie de iones que pasan a través de esas puertas, y el número de puertas (poros).

Bloqueando

Los canales del ion pueden ser clasificados bloqueando, es decir qué abre y cierra los canales. los canales Voltaje-bloqueados del ion activan/hacen inactivo dependiendo del gradiente del voltaje a través de la membrana de plasma, mientras que los canales ligand-bloqueados del ion activan/hacen inactivo dependiendo del atascamiento de los Ligands al canal.

Voltaje-bloqueado

considera también:

Voltaje-bloqueado del canal del ion el voltaje-bloqueó los canales abiertos y cercanos en respuesta al potencial de la membrana.
el del

Voltaje-bloqueado familia de los canales del sodio esta contiene por lo menos a 9 miembros y es en gran parte responsable de la creación y de la propagación del potencial de acción . Las subunidades de formación de poros del α son muy grandes (hasta 4.000 aminoácidos y consisten en cuatro dominios homólogos de la repetición (I-IV) segmentos de cada los seis transmembrana que abarcan (S1-S6) para un total de 24 segmentos de la transmembrana. Los miembros de esta familia también coassemble con β las subunidades auxiliares, cada uno que atraviesa la membrana una vez. El α y las subunidades β son extensivamente el glycosylated.
el del

Voltaje-bloqueado familia de los canales del calcio esta contiene a 10 miembros, aunque conocen a estos miembros a coassemble con las subunidades α₂δ, β, y γ. Estos canales desempeñan un papel importante en ambos que ligan la excitación del músculo a la contracción así como la excitación neuronal con el lanzamiento del transmisor. Las subunidades del α tienen una semejanza estructural total a las de los canales del sodio y son igualmente grandes. Canales del catión de la esperma : Esta pequeña familia de canales, designada normalmente los canales de Catsper, se relaciona con los canales del Dos-poro y se relaciona distante con los canales TRP.
el potasio Voltaje-bloqueado del

acanala (K_V): Esta familia contiene a casi 40 miembros, que se dividen más a fondo en 12 subfamilias. Estos canales se saben principalmente para su papel en repolarizar los potenciales de acción de siguiente de la membrana celular que las subunidades del α tienen seis segmentos de la transmembrana, homólogos a un solo dominio de los canales del sodio. Correspondientemente, montan como los tetrámeros para producir un canal de funcionamiento.
el

un cierto potencial transitorio del receptor acanala : Este grupo de canales, designado normalmente simplemente TRP acanala, se nombra después de su papel en el phototransduction de la Drosophila . Esta familia, conteniendo por lo menos a 28 miembros, es increíble diversa en su método de activación. Los canales de algún TRP parecen estar constitutivo abiertos, mientras que otros son bloqueados por el voltaje, Ca²⁺ intracelular, pH, estado redox, osmolaridad, y estiramiento mecánico . Estos canales también varían según los iones que pasan, el un poco de ser selectivos para Ca²⁺ mientras que otros son menos selectivos, actuando como canales del catión. Subdividen a esta familia en 6 subfamilias basadas en la homología: receptores clásicos ( TRPC ), del vanilloid ( TRPV ), melastatin ( TRPM ), polycystins ( TRPP ), mucolipins ( TRPML ), y proteína 1 de la transmembrana del ankyrin ( TRPA ).
canales nucleótido-bloqueados cíclicos Hiperpolarización-activados

: La abertura de estos canales es debido a la hiperpolarización algo que la despolarización requerida para otros canales nucleótido-bloqueados cíclicos. Estos canales son también sensibles al CAMPO cíclico de los nucleótidos y al CGMP, que alteran la sensibilidad del voltaje de la abertura del canal. Estos canales son permeables a los cationes monovalentes K⁺ y Na⁺. Hay 4 miembros de esta familia, que forman tetrámeros de las subunidades del α de la seis-transmembrana. Mientras que estos canales se abren bajo condiciones hyperpolarizing, funcionan como los canales del marcapasos en el corazón, particularmente el nodo SA.
el protón Voltaje-bloqueado del

acanala : el protón Voltaje-bloqueado acanala el openin con la despolarización, pero de una manera fuerte pH-sensible. El resultado es que estos canales se abren solamente cuando el gradiente electroquímico es exterior, tales que su abertura permitirá solamente que los protones salgan de las células. Su función aparece así ser protuberancia ácida de las células. Otra función importante ocurre en los fagocitos (e. eosin3ofilos, los neutrófilos, los macrófagos ) durante el " burst." respiratorio; Cuando las bacterias u otros microbios son engullidos por los fagocitos, la oxidasis NADPH de la enzima monta en la membrana y comienza a producir la especie reactiva (ROS) del oxígeno las bacterias de esa matanza de la ayuda. La oxidasis de NADPH es electrones electrogénicos, móviles a través de la membrana, y los canales del protón se abren para permitir que el flujo del protón balancee el movimiento del electrón eléctricamente.

Ligand-bloqueado

considera también:

Ligand-bloqueado del canal del ion los canales Ligand-bloqueados del ion (LGICs) activan/hacen inactivo dependiendo del atascamiento de los Ligands al canal.

También se conocen como receptores ionotropic . Este grupo de canales se abre en respuesta a las moléculas específicas del ligand que atan al dominio extracelular de la proteína de receptor. El atascamiento del Ligand causa un cambio conformacional en la estructura de la proteína del canal que lleva en última instancia a la abertura de la puerta del canal y del flujo subsecuente del ion a través de la membrana de plasma. Los ejemplos de LGICs incluyen el " catión-permeable; nicotinic" Receptor de la acetilcolina, receptores glutamato-bloqueados ionotropic y receptores ATP-bloqueados de P2X, y el receptor ácido-bloqueado γ-aminobutyric anión-permeable GABA_A.

Los canales del ion activados cerca pueden también contar a este grupo, aunque los ligands y los segundos mensajeros sean de otra manera distinguidos de uno a.

El otro bloquear

Otro que bloquea incluye la activación/la inactivación e. de los segundos mensajeros del interior de la membrana celular, algo como de afuera, como en la caja para los ligands. Los iones pueden contar a tales segundos mensajeros, y entonces las causas dirigen la activación, algo que indirecta, como en el caso estaba el potencial eléctrico de la activación de la causa de los iones/de la inactivación de los canales voltaje-bloqueados del ion.

algunos canales del potasio el potasio del Hacia adentro-rectificador acanala : Estos canales permiten que el potasio fluya en la célula de una manera interno de rectificación, es decir, flujos del potasio con eficacia en, pero no de, la célula. Componen de 15 oficiales y de los miembros oficiosos 1 y se subdividen más a fondo a esta familia en 7 subfamilias basadas en la homología. Estos canales son afectados por ATP intracelular, PIP₂, y subunidades de la G-proteína βγ. Están implicados en procesos fisiológicos importantes tales como la actividad de los marcapasos en el corazón, el lanzamiento de la insulina, y la absorción del potasio en las células glial . Contienen solamente dos segmentos de la transmembrana, correspondiendo a los segmentos de formación de poros de la base de los canales de K_V y de K_Ca. Sus subunidades del α forman tetrámeros.
los canales Calcio-activados del potasio esta familia de canales, en general, son activados por Ca²⁺ intracelular y contienen a 8 miembros.
el potasio del Dos-poro-dominio acanala : Esta familia de forma de 15 miembros qué se conoce como canales del escape y ellos siguen la rectificación de Goldman-Hodgkin-Katz (abrirse).
los canales Luz-bloqueados del

como el Channelrhodopsin son abiertos directo por la acción de la luz.
canales nucleótido-bloqueados cíclicos : Esta superfamilia de canales contiene a dos familias: los canales nucleótido-bloqueados (CNG) cíclicos y los canales nucleótido-bloqueados hiperpolarización-activados, cíclicos (del CNH). Debe ser observado que esto que agrupa es funcional algo que evolutivo. Canales nucleótido-bloqueados cíclicos: Esta familia de canales es caracterizada por la activación debido al atascamiento del CAMPO intracelular o CGMP, con la especificidad variando por el miembro. Estos canales son sobre todo permeables a los cationes monovalentes tales como K⁺ y Na⁺. Son también permeables a Ca²⁺, aunque actúa para cerrarlo. Hay 6 miembros de esta familia, que se divide en 2 subfamilias.
canales nucleótido-bloqueados cíclicos Hiperpolarización-activados

Por los iones

Los canales del cloruro esta superfamilia de canales mal entendidos consisten en aproximadamente 13 miembros.
el potasio acanala ** el potasio Voltaje-bloqueado acanala ** el potasio Calcio-activado acanala el potasio del Hacia adentro-rectificador acanala
el potasio del Dos-poro-dominio acanala : Esta familia de forma de 15 miembros qué se conoce como canales del escape y ellos siguen la rectificación de Goldman-Hodgkin-Katz (abrirse).
el sodio acanala
el calcio acanala
Canales del protón del

el protón Voltaje-bloqueado acanala
el ion general del

acanala : Éstos son relativamente no específicos para los iones y dejan así muchos tipos de iones a través del canal. La mayoría del potencial transitorio del receptor acanala

Otras clasificaciones

Hay otros tipos de clasificaciones del canal del ion que se basen en menos características normales, e. poros múltiples y potenciales transitorios.

Casi todos los canales del ion tienen un solo poro. Sin embargo, hay también ésos con dos:
el Dos-poro acanala que esta pequeña familia de 2 miembros supuesto forma los canales catión-selectivos del ion. Se predicen para contener dos dominios de la seis-transmembrana de K_V-style, sugiriendo ellos forman un dimero en la membrana. Estos canales se relacionan con los canales de los canales del catsper y, más distante, los canales TRP .

La mayoría de los canales del ion realizan un cambio potencial relativamente duradero. Sin embargo, hay también los canales que hacen solamente transitorio:
El potencial transitorio del receptor acanala : Este grupo de canales, designado normalmente simplemente TRP acanala, se nombra después de su papel en el phototransduction de la Drosophila . Esta familia, conteniendo por lo menos a 28 miembros, es increíble diversa en su método de activación. Los canales de algún TRP parecen estar constitutivo abiertos, mientras que otros son bloqueados por el voltaje, Ca²⁺ intracelular, pH, estado redox, osmolaridad, y estiramiento mecánico . Estos canales también varían según los iones que pasan, el un poco de ser selectivos para Ca²⁺ mientras que otros son menos selectivos, actuando como canales del catión. Subdividen a esta familia en 6 subfamilias basadas en la homología: receptores clásicos ( TRPC ), del vanilloid ( TRPV ), melastatin ( TRPM ), polycystins ( TRPP ), mucolipins ( TRPML ), y proteína 1 de la transmembrana del ankyrin ( TRPA ).

Estructura detallada

Los canales diferencian con respecto al ion que dejan el paso (por ejemplo, Na⁺, K⁺, Cl⁻ ), las maneras en los cuales pueden ser regulados, el número de subunidades cuyo se componen y otros aspectos de la estructura. Acanala pertenecer a la clase más grande, que incluye los canales voltaje-bloqueados que son la base del impulso de nervio, consiste en cuatro subunidades con seis hélices cada uno de la transmembrana. En la activación, estas hélices se mueven alrededor y abren el poro. Dos de estas seis hélices son separados por un lazo que alinee el poro y es el determinante primario de la selectividad y de la conductancia del ion en esta clase del canal y algunos otras. La existencia y el mecanismo para la selectividad del ion primero fueron postulados en los años 60 por la arcilla Armstrong . Las subunidades del canal de una tal otra clase, por ejemplo, consisten en apenas este " P" lazo y dos hélices de la transmembrana. La determinación de su estructura molecular por el Roderick MacKinnon usar la cristalografía de la radiografía ganó una parte del Premio Nobel 2003 Del en la química .

Debido a su tamaño pequeño y la dificultad de cristalizar las proteínas integrales de la membrana para el análisis de radiografía, es solamente muy recientemente que los científicos han podido examinar directo qué " de los canales; mirar like." Particularmente en caso de que la cristalografía requirió la eliminación de los canales de sus membranas con el detergente, muchas imágenes del respeto de los investigadores que se han obtenido como tentativas. Un ejemplo es la estructura cristalina esperada desde hace mucho tiempo de un canal voltaje-bloqueado del potasio, que fue divulgado en mayo de 2003. La estructura detallada 3D del canal del magnesio de bacterias se puede considerar aquí. Una ambigüedad inevitable sobre estas estructuras se relaciona con la prueba evidente que conformación como funcionan (se abren y se cierran, por ejemplo), tal del cambio de los canales que la estructura en el cristal podría representar de estos estados operacionales. La mayor parte de qué investigadores han deducido sobre la operación del canal hasta ahora han establecido con la electrofisiología, la bioquímica, la comparación y la mutagénesis de la secuencia del gene .

Enfermedades de los canales del ion

Hay un número de productos químicos y de desordenes genéticos que interrumpen el funcionamiento normal de los canales del ion y tienen consecuencias desastrosas para el organismo. Los desordenes genéticos de los canales del ion y de sus modificantes se conocen como Channelopathies . Ver el : Categoría: Channelopathy para una lista completa.

los productos químicos Tetrodotoxina (TTX), usado por los pescados del soplador y algunos tipos de los Newts para la defensa. Es un molde del canal del sodio.
Saxitoxina, producida por un Dinoflagellate también conocido como marea roja . Bloquea los canales dependientes del sodio del voltaje.
Conotoxin, que es utilizado por los caracoles del cono para buscar la presa.
La lidocaína y el Novocaine pertenecen a una clase de anestésicos locales que bloqueen los canales del ion del sodio.
El Dendrotoxin es producido por las serpientes de la mamba que bloquea los canales del potasio.
El Iberiotoxin es producido por el Buthus Tamulus que bloquea los canales del potasio.
El Heteropodatoxin es producido por el venatoria de Heteropoda que bloquea los canales del potasio.

genético del

del Las mutaciones del gene de la coctelera causan un defecto en los canales bloqueados voltaje del ion, retrasando la repolarización de la célula.
La parálisis periódica hyperkalaemic equina así como la parálisis periódica hyperkalaemic humana (HyperPP) es causada por un defecto en canales dependientes del sodio del voltaje.
El congenita (PC) de Paramyotonia y el potasio agravaron los myotonias (el PAM)
Epilepsia generalizada con asimientos febriles más (GEFS+)
Ataxia episódica (EA)
Jaqueca hemiplégica familiar (FHM)
Tipo espinocerebeloso 13 de la ataxia
El síndrome largo del cuarto de galón es un síndrome ventricular de la arritmia causado por las mutaciones en uno o más de actualmente diez diversos genes la mayoría cuyo son los canales del potasio y que afectan a la repolarización cardiaca .
El síndrome de Brugada es otra arritmia ventricular causada por mutaciones de gene Voltaje-bloqueadas del canal del sodio.
La fibrosis enquistada es causada por mutaciones en el gene de CFTR, que es un canal del cloruro.

Historia

La existencia de los canales del ion fue presumida por el británico Alan Hodgkin de los biofísicos y el Andrew Huxley como parte de su Premio Nobel Del - teoría que ganaba del impulso de nervio, publicada en 1952. La existencia de los canales del ion fue confirmada en los años 70 con una técnica eléctrica de la grabación conocida como el " Abrazadera de remiendo, " cuál llevó a un Premio Nobel Al Erwin Neher y al Bert Sakmann, los inventores de la técnica. Los millares de los centenares si no de investigadores continúan persiguiendo una comprensión más detallada de cómo estas proteínas trabajan. El desarrollo automatizó estos últimos años los dispositivos de la abrazadera de remiendo ayudados a aumentar el rendimiento de procesamiento en la investigación del canal del ion perceptiblemente.

El Premio Nobel En la química para 2003 fue concedido a dos científicos americanos: El Roderick MacKinnon para sus estudios en las características fisicoquímicas de la función del canal del ion, incluyendo la estructura cristalográfica de la radiografía estudia y el Peter está de acuerdo para su trabajo similar con el Aquaporins

Referencia:
Comunicado de prensa del Premio Nobel

El canal del ion en bella arte

" comisionado de Roderick MacKinnon; Nacimiento de un Idea", 5 ' (m) 1.50 escultura alta basada en el canal del potasio de KcsA. Las ilustraciones contienen un objeto del alambre que representa el trazador de líneas del poro con un objeto de cristal soplado que representa la cavidad principal de la estructura del canal.

Zenithic

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