Ионные каналы

Канальные белки-каналоформеры (описано более 400 белков-каналоформеров) состоят из одной или нескольких субъединиц, образующих структуру со сложной пространственной конфигурацией, в которой кроме поры обычно имеются дополнительные молекулярные системы: рецепции (связывания), селективности в отношении отдельных ионов (определяется селективным фильтром), управления (лиганд- и потенциалуправляемое открытие или закрытие ), блокировки (веществами антагонистами), инактивации (быстрой и медленной), пластичности (способности изменять свои свойства под действием фосфорилирования). Ионные каналы могут иметь несколько участков (сайтов, локусов) для связывания с управляющими веществами (лигандами). Существуют различные подтипы ионных каналов, имеющих сходную структуру. Принцип управления деятельностью ионных каналов положен в основу их классификации. Мембранные белки трудно классифицировать по их структуре. Управление проницаемостью ионных каналов осуществляется мембранным потенциалом – ионные каналы потенциалзависимые (с потенциал-зависимыми воротами, электроуправляемые), или химическими медиаторами (ацетилхолином, серотонином, глицином, ГАМК и др.) - ионные каналы медиаторзависимые (лиганд-зависимые, с лиганд-зависимыми воротами, хемо-управляемые, рецептор-активируемые). Существуют также стимул-управляемые ионные каналы, т.е. управляемые механическим растяжением, температурой, протонами и др. Некоторые ионные каналы (напр., кальциевые каналы в миокарде) имеют двойное управление, т.е. являются одновременно потенциал- и медиаторзависимыми (совместно управляемыми), а также управляемые метаботропными рецепторами через механизм фосфорилирования ионного канала с внутренней стороны мембраны, запускаемого метаботропным рецептором. В метаботропных ионных каналах выделяют участки (локусы), содержащие рецепторы. Так, в хлорных ионных каналах выделяют локусы барбитуровый, бензодиазепиновый, ГАМК, нейростероидный, пикротоксиновый. Агонистами барбитурового локуса являются бензодиазепины, антагонистами – габазин, флуменазил, сармазенил, цинк. Агонисты ГАМК локуса – прогабид, мусцимол, габаксазол, антагонист - бикукуллин. Агонистами барбитурового локуса являются фенобарбитал, этиловый спирт и др. Большое разнообразие имеют натриевые и кальциевые ионные каналы. Так, α1-тип натриевых каналов в скелетных мышцах имеет сродство к тетродотоксину в 100 раз меньшее, чем все другие типы натриевых каналов. Некоторые ионные каналы условно обозначают как неуправляемые. Они постоянно находятся в открытом состоянии и обеспечивают процесс диффузии по градиенту концентрации ионов или по разнице электрических зарядов между внутренней и наружной сторонами мембраны. Неуправляемые каналы, различающие вещества только по размеру, т.е. служащие фильтрами молекулярных размеров, называют «неселективными каналами» или «порами». Сквозные непрерывные ионные каналы через две мембраны сразу называют коннексонами [ англ. cónnexion = cónnection связь]. Аквапорины - водные неионные каналы. Известно около 200 разновидностей аквапоринов, в т.ч. 11 у человека. Каждый аквапорин пропускает до миллиарда молекул воды в секунду.