Войти
Калиевые каналы, активируемые кальцием - это калиевые каналы, управляемые кальцием, или которые структурно или филогенетически связаны к кальциевым каналам. Впервые они были обнаружены в 1958 году Гардосом, который увидел, что уровни кальция внутри клетки могут влиять на проницаемость калия через клеточную мембрану. Затем в 1970 году Мич был первым, кто заметил, что внутриклеточный кальций может запускать калиевые токи. У людей они делятся на три подтипа: каналы с большой проводимостью или BK-каналы, которые имеют очень высокую проводимость в диапазоне от 100 до 300 пСм, каналы со средней проводимостью или IK-каналы с промежуточной проводимостью в диапазоне от 25 до 100 пСм, и каналы с малой проводимостью или SK-каналы с небольшой проводимостью от 2 до 25 пс.
Это семейство ионных каналов, по большей части, активируется внутриклеточным Ca и содержит 8 членов в геноме человека. Однако некоторые из этих каналов (каналы K 25 Ca 6 4 и K 25 Ca 6 5) вместо этого реагируют на другие внутриклеточные лиганды, такие как Na, Cl и pH <15.>. Более того, несколько членов семейства активируются как лигандом, так и напряжением, что дополнительно усложняет описание этого семейства. Субъединицы α канала K Ca имеют шесть или семь трансмембранных сегментов, подобных KVканалам, но иногда с дополнительной N-концевой трансмембранной спиралью. Субъединицы α образуют гомо- и гетеротетрамерные комплексы. Кальций-связывающий домен может содержаться в последовательности α-субъединицы, как в K Ca 1, или может содержаться через дополнительный кальций-связывающий белок, такой как кальмодулин.
Знание структуры этих каналов может дать представление в их функции и механизм стробирования. Они состоят из двух разных субъединиц: альфа и бета. Альфа-субъединица представляет собой тетрамер, который образует поры, датчик напряжения и область, чувствительную к кальцию. Эта субъединица канала состоит из семи трансмембранных единиц и большой внутриклеточной области. Датчик напряжения образован трансмембранной областью S4, которая имеет несколько остатков аргинина, которые действуют, «ощущая» изменения заряда и перемещаясь очень аналогично другим калиевым каналам с регулируемым напряжением. Когда они двигаются в ответ на изменения напряжения, они открывают и закрывают ворота. Линкер между областями S5 и S6 служит для образования пор канала. Внутри клетки стоит обратить внимание на чашу из кальция. Считается, что эта чаша является местом связывания кальция.
Считается, что бета-субъединица канала является регуляторной субъединицей канала. Существует четыре различных типа бета-субъединицы: 1, 2, 3 и 4. Бета 2 и 3 являются ингибирующими, а бета 1 и 4 - возбуждающими или заставляют канал быть более открытым, чем закрытым. Возбуждающие бета-субъединицы воздействуют на альфа-субъединицы таким образом, что канал редко инактивируется.
Ниже приведен список из 8 известных кальций-активируемых калиевых каналов человека, сгруппированных в соответствии с гомологией последовательностей трансмембранных гидрофобных ядер:
Хотя это не подразумевается в названии, но подразумевается структурой, эти каналы могут также активируется напряжением. Считается, что различные способы активации в этих каналах независимы друг от друга. Эта особенность канала позволяет им участвовать во многих различных физиологических функциях. Физиологические эффекты BK-каналов широко изучались с использованием нокаут-мышей. При этом наблюдались изменения в кровеносных сосудах мышей. У животных без ВК-каналов наблюдалось повышение среднего артериального давления и тонуса сосудов. Эти данные показывают, что каналы BK участвуют в расслаблении гладкомышечных клеток. В любой мышечной клетке повышенный уровень внутриклеточного кальция вызывает сокращение. В гладкомышечных клетках повышенный уровень внутриклеточного кальция вызывает открытие каналов ВК, которые, в свою очередь, позволяют ионам калия выходить из клетки. Это вызывает дальнейшую гиперполяризацию и закрытие потенциалозависимых кальциевых каналов, после чего может произойти релаксация. Мыши с нокаутом также испытали интенционный тремор, меньшую длину шага и меньшую скорость плавания. Все это симптомы атаксии, указывающие на то, что каналы ВК очень важны в мозжечке.
Подтипы каналов ВК
Каналы промежуточной проводимости, по-видимому, наименее изучены из всех каналов. Считается, что структурно они очень похожи на каналы BK с Основные отличия заключаются в проводимости и методах модуляции. Известно, что IK-каналы модулируются кальмодулином, тогда как BK-каналы - нет.
IK-каналы показали сильную связь с кальцификацией в сосудистой сети, как ингибирование канал вызывает уменьшение кальцификации сосудов. Избыточная экспрессия этих каналов оказывает совершенно иное влияние на организм. Исследования показали, что это лечение вызывает пролиферацию гладкомышечных клеток сосудов. Это открытие вызвало дальнейшие исследования этих каналов, и исследователи обнаружили что каналы ИК регулируют клеточный цикл в раковых клетках, В- и Т-лимфоцитах и стволовых клетках. Эти открытия обещают будущие методы лечения IK-каналов.
Подтипы IK каналов
Калиевые каналы с небольшой проводимостью, активируемые кальцием, сильно отличаются от своих родственников с большая проводимость. Основное и наиболее интригующее различие каналов SK заключается в том, что они нечувствительны к напряжению. Эти каналы могут быть открыты только при повышенном уровне внутриклеточного кальция. Эта особенность каналов SK предполагает, что они имеют немного другую структуру, чем BK и IK.
Как и другие калиевые каналы, они участвуют в гиперполяризации клеток после потенциала действия. Способность этих каналов активировать кальций позволяет им участвовать в вазорегуляции, слуховой настройке волосковых клеток, а также в циркадных ритмах. ритм. Исследователи пытались выяснить, какие каналы были ответственны за реполяризацию и постгиперполяризацию потенциалов действия. Они делали это с помощью клеток, зажимающих напряжение, обрабатывая их различными BK, и SK канал b шкафчики, а затем стимулирование клетки для создания тока. Исследователи обнаружили, что переполяризация клеток происходит из-за каналов BK и что часть постгиперполяризации происходит из-за тока через каналы SK. Они также обнаружили, что при блокировании каналов SK ток во время постгиперполяризации все еще имеет место. Был сделан вывод, что существует другой неизвестный тип калиевого канала, допускающий эти токи.
Очевидно, что каналы SK участвуют в AHP. Непонятно, как именно это происходит. Есть три разных идеи, как это сделать. 1) Простая диффузия кальция объясняет медленную кинетику этих токов, 2) Медленная кинетика возникает из-за других каналов с медленной активацией, или 3) Кальций просто активирует систему вторичных мессенджеров для активации каналов SK. Было показано, что простая диффузия является маловероятным механизмом, поскольку ток чувствителен к температуре, а диффузионный механизм не будет чувствительным к температуре. Это также маловероятно, потому что с концентрацией кальция изменяется только амплитуда тока, а не кинетика активации канала.
Подтипы каналов SK
Был описан ряд прокариотических KCaканалов, как структурно, так и функционально. Все они либо закрыты кальцием или другими лигандами и являются гомологами человеческим K Ca каналам, в частности гейтирующему кольцу K Ca 1.1. Эти структуры служили матрицами для лиганда
| Белок | Виды | Лиганд | Функция | Ссылка |
|---|---|---|---|---|
| Kch | Escherichia coli | Неизвестно | Канал | |
| MthK | Methanothermobacter thermautotrophicus | Кальций, Кадмий, Барий, pH | Канал | |
| TrkA / TrkH | Vibrio parahaemolyticus | ATP, ADP | Channel | |
| KtrAB | Bacillus subtilis | ATP, ADP | Transporter | |
| GsuK | Geobacter sul furreducens | Кальций, ADP, NAD | Канал | |
| TM1088 | Thermotoga maritima | Неизвестно | Неизвестно |
