Canalul de potasiu - Biologie

canalului potasiu

Canal de potasiu (engl. canal de potasiu) denotă un canal ionic care permite în mod specific trecerea potasiuluiioni permiși. Transportul ionilor de potasiu prin canalul de potasiu are loc pasiv prin difuzie. Direcția sa este determinată de forța motrică electrochimică pentru ionii de potasiu.

Mecanisme de activare a diferitelor canale de potasiu

Canalele de potasiu activate de tensiune

Canalele de potasiu activate prin tensiune (TCDB: 1.A.1.2) se deschid atunci când potențialul membranei se schimbă și susține de ex. B. repolarizarea în timpul potențialului de acțiune al unui neuron. Acest tip de canal de potasiu este activat prin depolarizarea membranei la același potențial de prag ca cel al canalelor de sodiu. Cu toate acestea, deschiderea canalului de potasiu de acest tip este mult mai lentă și durează mai mult decât cea a canalului de sodiu.

Un alt canal de potasiu activat de tensiune se deschide și se închide extrem de repede în timpul depolarizării (10 −4 până la 10 −5 s), provocând un flux de potasiu repolarizant (curent A) pentru o perioadă scurtă de timp. A-curent, IA) și astfel permite celulelor nervoase să „tragă” rapid.

Se face distincția între canalele de potasiu rectificatoare exterioare și interioare (redresor extern/redresor interior).

Canalele de potasiu activate de calciu

(TCDB: 1.A.1.3) Se deschid atunci când concentrația intracelulară a ionului de calciu crește brusc și astfel repolarizează sau hiperpolarizează membrana celulară.

Canalele de potasiu activate de proteina G

Acestea sunt canale de potasiu care trec direct prin proteinele G sau indirect al doilea mesager să fie reglementat. După activarea receptorului cuplat cu proteina G (GPCR) de către ligand (de exemplu, acetilcolină în cazul receptorului muscarinic de acetilcolină), PIB este schimbat cu GTP în unitatea Gα a proteinei G. În proteina activată ca urmare, unitatea α se desprinde acum de rest, ceea ce înseamnă că Gβγ se poate lega de canalul de potasiu și îl poate deschide. Aceasta rămâne deschisă până când GTP-ul legat pe Gα se hidrolizează din nou la PIB și subunitățile se reformează. Aceste canale joacă un rol important pentru reglarea ritmului cardiac prin partea parasimpatică a sistemului nervos autonom și la inhibarea sinapselor din sistemul nervos central.

Canalele de potasiu activate mecanic

Se deschid împingând sau trăgând membrana. Acesta este modul în care z. B. canalele de potasiu către Link-uri pentru sfaturi stereocilii, adică celulele senzoriale ale părului din urechea internă.

Canalele de potasiu sensibile la ATP

Se deschid atunci când nivelul celular ATP scade și sunt de ex. B. conținute în celulele beta producătoare de insulină ale pancreasului și în neuronii hipotalamusului. [1]

Canalele de potasiu sensibile la ATP sunt blocate de medicamente din grupul de sulfoniluree. [2] Activarea mutațiilor genei ABCC8, care codifică subunitățile reglatoare (SUR1) ale canalului de potasiu sensibil la ATP, sunt responsabile pentru aproximativ 12% din cazurile de diabet zaharat congenital la nou-născut (diabet zaharat neonatal). [3] Activarea mutațiilor din gena KCNJ11, care codifică subunitățile Kir6.2 ale canalului de potasiu sensibil la ATP, sunt responsabile pentru aproximativ 35-58% din cazurile de diabet neonatal. Diabetul zaharat neonatal poate fi tratat cu succes cu sulfoniluree. [4] Mutațiile inactivante ale genei ABCC8, pe de altă parte, duc la hipoglicemie în copilăria timpurie (hipoglicemie hiperinsulinemică familială). [5]

Canalul de potasiu KIR4.1 se găsește pe celulele gliale din sistemul nervos central, în special pe astrocite, oligodendrocite și celule gliale Bergmann. Sarcina principală pare să fie una tamponarea spațială a gradientului de potasiu pentru menținerea conducerii stimulului axonal. [6] Șoarecii knock-out fără Kir4.1 au prezentat hipomielinizare severă și modificări axonale. Autoanticorpii IgG împotriva canalului de potasiu au fost găsiți la un subgrup de pacienți cu scleroză multiplă. [7] Mutațiile genei KCNJ10 care codifică KIR4.1 sunt asociate cu sindromul EAST sau SeSAME, care este asociat cu epilepsie, ataxie, tubulopatie renală și surditate.

selectivitate

Canalele de potasiu formează un por în membrană. Așa-numitul filtru de selectivitate este situat pe partea extracelulară a porului. Acest por este format din coloana vertebrală polipeptidică, prin care atomii de carbonil oxigen ai legăturilor peptidice sunt aliniați cu precizie astfel încât să poată „prelua” rolul oxigenului în moleculele de apă ale cojii de hidratare a ionului de potasiu. Aceasta creează poziții stabilizate energetic pentru ionul de potasiu din filtrul de selectivitate (mai precis 4), ceea ce facilitează deshidratarea și astfel trecerea ionului de potasiu prin pori. În interiorul porului există un buzunar de molecule de apă în care ionii de potasiu sunt imediat rehidratați. De exemplu, ionii de sodiu nu trec de filtrul de selectivitate, chiar dacă sunt mai mici decât ionii de potasiu. Acest lucru se datorează faptului că atomii de carbonil oxigen sunt prea departe pentru ei și nu pot înlocui atomii de oxigen din apă (aici nu există stabilizare energetică).

Inhibarea canalului de potasiu

Ca și alte canale, canalele de potasiu pot fi, de asemenea, blocate în mod specific de molecule sau peptide. În funcție de tipul canalului de potasiu, diferite substanțe sunt capabile să facă acest lucru. Deci z. De exemplu, canalele de potasiu dependente de calciu pot fi blocate în mod specific fără a afecta alte canale. Prin urmare, nu fiecare inhibitor are același efect în organism, deoarece diferitele tipuri de canale diferă prin apariția și funcția lor.

Inhibitorul acționează adesea direct asupra porilor canalului prin închiderea acestuia (de exemplu, cationul tetraetilamoniu), fie el din exterior sau din interiorul canalului. Multe toxine naturale de plante și animale conțin proteine ​​care inhibă canalele de potasiu. De exemplu, se cunosc mai mult de 40 de peptide din otrăvurile cu scorpion care au un efect inhibitor asupra canalelor de potasiu. Dar și veninurile de insecte, cum ar fi apamina la albine, sunt specifice canalelor de potasiu dependente de calciu.

Vezi si

umfla

  1. ↑ M.A- Sperling.: Canale de potasiu sensibile la ATP - diabet zaharat neonatal și dincolo N Engl J Med 2006 355: 507-510.
  2. ↑ Yokoshiki, H., și colab.: Canalele K + sensibile la ATP în celulele musculare netede pancreatice, cardiace și vasculare. În: Revista Americană de Fiziologie. 274, 1998, pp. C25-37.
  3. ↑ A.P. Babenko et. al.: Activarea mutațiilor în gena ABCC8 în diabetul zaharat neonatal N Engl J Med 2006 355: 456-466.
  4. ↑ E.R. Pearson et. al.: Trecerea de la insulină la sulfoniluree orale la pacienții cu diabet zaharat din cauza mutațiilor Kir6.2 N Engl J Med 2006 355: 467-477
  5. ↑ P.M. Thomas et. al.: Mutații ale genei receptorului sulfonilureei în hipoglicemia hiperinsulinemică persistentă familială a copilăriei Știință, 268: 5209: 426.
  6. ^ Anne H. Cross, Emmanuelle Waubant: Anticorpi împotriva canalelor de potasiu în scleroza multiplă. 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: Canalul de potasiu KIR4.1 ca țintă imună în scleroza multiplă. New England Journal of Medicine 2012; 367: 115-122

6. MacKinnon, R. 2004. conducerea ionică și baza atomică a conducerii selective a ionilor (Conferința Nobel). Angew. Chem. Int. Ed. Anglia 43: 4265-4277.