Ионный канал
Порообразующий мембранный белок
Схематическая диаграмма ионного канала. 1 — домены канала (обычно четыре на канал), 2 — наружный вестибюль, 3 — селективный фильтр , 4 — диаметр селективного фильтра, 5 — сайт фосфорилирования , 6 — клеточная мембрана .

Ионные каналы — это мембранные белки, образующие поры , которые позволяют ионам проходить через поры канала. Их функции включают установление покоящегося мембранного потенциала , [1] формирование потенциалов действия и других электрических сигналов путем пропускания потока ионов через клеточную мембрану , управление потоком ионов через секреторные и эпителиальные клетки и регулирование объема клетки . Ионные каналы присутствуют в мембранах всех клеток. [2] [3] Ионные каналы — один из двух классов ионофорных белков, другой — переносчики ионов . [4]

Изучение ионных каналов часто включает биофизику , электрофизиологию и фармакологию , используя методы , включая фиксацию напряжения , патч - фиксацию , иммуногистохимию , рентгеновскую кристаллографию , флюороскопию и ОТ - ПЦР . Их классификация как молекул называется каналомикой .

Основные характеристики

Структура калиевого канала KcsA (PDB: 1K4C). Две серые плоскости обозначают углеводородные границы липидного бислоя и были рассчитаны с помощью алгоритма ANVIL. [5]

Существуют две отличительные особенности ионных каналов, которые отличают их от других типов белков-переносчиков ионов: [4]

  1. Скорость транспорта ионов через канал очень высока (часто 106 ионов в секунду и более).
  2. Ионы проходят через каналы по их электрохимическому градиенту , который является функцией концентрации ионов и мембранного потенциала, «вниз по склону», без ввода (или помощи) метаболической энергии (например, АТФ , механизмов совместного транспорта или механизмов активного транспорта ).

Ионные каналы расположены внутри мембраны всех возбудимых клеток, [3] и многих внутриклеточных органелл . Их часто описывают как узкие, заполненные водой туннели, которые пропускают только ионы определенного размера и/или заряда. Эта характеристика называется селективной проницаемостью . Архетипическая пора канала имеет ширину всего в один или два атома в самой узкой точке и является селективной для определенных видов ионов, таких как натрий или калий . Однако некоторые каналы могут быть проницаемы для прохождения более чем одного типа ионов, обычно имеющих общий заряд: положительный ( катионы ) или отрицательный ( анионы ). Ионы часто перемещаются через сегменты поры канала в одном файле почти так же быстро, как ионы перемещаются через свободный раствор. Во многих ионных каналах прохождение через пору регулируется «воротами», которые могут открываться или закрываться в ответ на химические или электрические сигналы, температуру или механическую силу. [ необходима цитата ]

Ионные каналы являются интегральными мембранными белками , обычно образованными как сборки нескольких отдельных белков. Такие «мультисубъединичные » сборки обычно включают в себя круговое расположение идентичных или гомологичных белков, тесно упакованных вокруг заполненной водой поры через плоскость мембраны или липидного бислоя . [6] [7] Для большинства потенциалзависимых ионных каналов субъединица(ы), образующая поры, называется субъединицей α, в то время как вспомогательные субъединицы обозначаются как β, γ и т. д.

Биологическая роль

Поскольку каналы лежат в основе нервного импульса и поскольку «активируемые трансмиттером» каналы опосредуют проводимость через синапсы , каналы являются особенно важными компонентами нервной системы . Действительно, многочисленные токсины, которые организмы выработали для отключения нервной системы хищников и добычи (например, яды, вырабатываемые пауками, скорпионами, змеями, рыбами, пчелами, морскими улитками и другими), работают путем модуляции проводимости ионных каналов и/или кинетики. Кроме того, ионные каналы являются ключевыми компонентами в широком спектре биологических процессов, которые включают быстрые изменения в клетках, таких как сокращение сердечной , скелетной и гладкой мускулатуры , эпителиальный транспорт питательных веществ и ионов, активация Т-клеток и высвобождение инсулина бета-клетками поджелудочной железы . При поиске новых лекарств ионные каналы являются частой целью. [8] [9] [10]

Разнообразие

Только в клетках внутреннего уха существует более 300 типов ионных каналов. [11] Ионные каналы можно классифицировать по характеру их ворот , виду ионов, проходящих через эти ворота, количеству ворот (пор) и локализации белков. [12]

Дальнейшая гетерогенность ионных каналов возникает, когда каналы с различными составными субъединицами вызывают определенный вид тока. [13] Отсутствие или мутация одного или нескольких типов субъединиц канала может привести к потере функции и, потенциально, лежать в основе неврологических заболеваний. [ необходима цитата ]

Классификация по литниковому методу

Ионные каналы можно классифицировать по затвору, то есть тому, что открывает и закрывает каналы. Например, потенциал-зависимые ионные каналы открываются или закрываются в зависимости от градиента напряжения на плазматической мембране, в то время как лиганд-зависимые ионные каналы открываются или закрываются в зависимости от связывания лигандов с каналом. [14]

Напряжение-управляемый

Потенциалзависимые ионные каналы открываются и закрываются в ответ на мембранный потенциал .

  • Потенциал-зависимые натриевые каналы : это семейство содержит по меньшей мере 9 членов и в значительной степени отвечает за создание и распространение потенциала действия . Порообразующие α-субъединицы очень большие (до 4000 аминокислот ) и состоят из четырех гомологичных повторяющихся доменов (I-IV), каждый из которых включает шесть трансмембранных сегментов (S1-S6), что в общей сложности составляет 24 трансмембранных сегмента. Члены этого семейства также ко-сбориваются со вспомогательными β-субъединицами, каждая из которых охватывает мембрану один раз. Как α-, так и β-субъединицы в значительной степени гликозилированы .
  • Потенциал-зависимые кальциевые каналы : это семейство содержит 10 членов, хотя известно, что они ко-сбориваются с субъединицами α 2 δ, β и γ. Эти каналы играют важную роль как в связывании мышечного возбуждения с сокращением, так и в нейронном возбуждении с высвобождением трансмиттера. Субъединицы α имеют общее структурное сходство с субъединицами натриевых каналов и столь же велики.
  • Потенциал-зависимые калиевые каналы (K V ): это семейство содержит почти 40 членов, которые далее делятся на 12 подсемейств. Эти каналы известны в основном своей ролью в реполяризации клеточной мембраны после потенциалов действия . Субъединицы α имеют шесть трансмембранных сегментов, гомологичных одному домену натриевых каналов. Соответственно, они собираются в тетрамеры для создания функционирующего канала.
  • Некоторые каналы транзиторного рецепторного потенциала : эта группа каналов, обычно называемая просто каналами TRP, названа в честь их роли в фототрансдукции Drosophila . Это семейство, содержащее не менее 28 членов, невероятно разнообразно по своему методу активации. Некоторые каналы TRP, по-видимому, являются конститутивно открытыми, в то время как другие управляются напряжением , внутриклеточным Ca 2+ , pH, окислительно-восстановительным состоянием, осмолярностью и механическим растяжением . Эти каналы также различаются в зависимости от иона(ов), которые они пропускают, некоторые из них селективны для Ca 2+ , в то время как другие менее селективны, действуя как катионные каналы. Это семейство подразделяется на 6 подсемейств на основе гомологии: классические ( TRPC ), ваниллоидные рецепторы ( TRPV ), меластатин ( TRPM ), полицистины ( TRPP ), муколипины ( TRPML ) и анкириновый трансмембранный белок 1 ( TRPA ).
  • Активируемые гиперполяризацией циклические нуклеотид-зависимые каналы : открытие этих каналов происходит из-за гиперполяризации, а не деполяризации, необходимой для других циклических нуклеотид-зависимых каналов. Эти каналы также чувствительны к циклическим нуклеотидам цАМФ и цГМФ , которые изменяют чувствительность открытия канала к напряжению. Эти каналы проницаемы для одновалентных катионов K + и Na + . Существует 4 члена этого семейства, все из которых образуют тетрамеры из шести трансмембранных α-субъединиц. Поскольку эти каналы открываются в условиях гиперполяризации, они функционируют как каналы, задающие ритм в сердце, особенно в узле СА .
  • Потенциал-зависимые протонные каналы : Потенциал-зависимые протонные каналы открываются при деполяризации, но в сильной pH-чувствительной манере. Результатом является то, что эти каналы открываются только тогда, когда электрохимический градиент направлен наружу, так что их открытие позволит протонам покинуть клетки. Таким образом, их функция, по-видимому, заключается в вытеснении кислоты из клеток. Другая важная функция происходит в фагоцитах (например, эозинофилах , нейтрофилах , макрофагах ) во время «респираторного взрыва». Когда бактерии или другие микробы поглощаются фагоцитами, фермент НАДФН-оксидаза собирается в мембране и начинает производить активные формы кислорода (ROS), которые помогают убивать бактерии. НАДФН-оксидаза является электрогенной, перемещая электроны через мембрану, и протонные каналы открываются, позволяя потоку протонов уравновесить движение электронов электрически.

Лиганд-зависимый (нейротрансмиттерный)

Также известные как ионотропные рецепторы , эта группа каналов открывается в ответ на связывание специфических молекул лиганда с внеклеточным доменом рецепторного белка. [15] Связывание лиганда вызывает конформационное изменение в структуре канального белка, что в конечном итоге приводит к открытию ворот канала и последующему потоку ионов через плазматическую мембрану. Примерами таких каналов являются катионопроницаемые никотиновые ацетилхолиновые рецепторы , ионотропные глутамат-зависимые рецепторы , кислоточувствительные ионные каналы (ASIC), [16] АТФ-зависимые рецепторы P2X и анионопроницаемый γ-аминомасляной кислотой-зависимый рецептор ГАМК А.

Ионные каналы, активируемые вторичными мессенджерами, также могут быть отнесены к этой группе, хотя лиганды и вторичные мессенджеры в остальном отличаются друг от друга. [ необходима цитата ]

Липидозависимый

Эта группа каналов открывается в ответ на связывание специфических липидных молекул с трансмембранным доменом канала, как правило, вблизи внутреннего листка плазматической мембраны. [17] Фосфатидилинозитол 4,5-бисфосфат ( PIP 2 ) и фосфатидная кислота ( PA ) являются наиболее охарактеризованными липидами для управления этими каналами. [18] [19] [20] Многие из каналов утечки калия управляются липидами, включая калиевые каналы внутреннего выпрямления и два поровых домена калиевых каналов TREK-1 и TRAAK. Семейство калиевых каналов KCNQ управляется PIP 2. [21] Активируемый напряжением калиевый канал (Kv) регулируется PA. Его средняя точка активации смещается на +50 мВ при гидролизе PA, вблизи остаточных мембранных потенциалов. [22] Это говорит о том, что Kv может открываться гидролизом липидов независимо от напряжения и может квалифицировать этот канал как двойной липидный и потенциалзависимый канал.

Другие литники

Гейтирование также включает активацию и инактивацию вторичными посредниками изнутри клеточной мембраны , а не снаружи клетки, как в случае с лигандами.

  • Некоторые калиевые каналы:
    • Внутренне-выпрямляющие калиевые каналы : эти каналы позволяют ионам калия поступать в клетку «внутренне-выпрямляющим» образом: калий поступает в клетку более эффективно, чем из нее. Это семейство состоит из 15 официальных и 1 неофициального члена и далее подразделяется на 7 подсемейств на основе гомологии. На эти каналы влияют внутриклеточные субъединицы АТФ , PIP 2 и G-белка βγ. Они участвуют в важных физиологических процессах, таких как активность водителя ритма в сердце, высвобождение инсулина и поглощение калия в глиальных клетках . Они содержат только два трансмембранных сегмента, соответствующих основным порообразующим сегментам каналов K V и K Ca. Их α-субъединицы образуют тетрамеры.
    • Кальций-активируемые калиевые каналы : это семейство каналов активируется внутриклеточным Ca2 + и содержит 8 членов.
    • Канал калия с тандемным доменом поры : это семейство из 15 членов образует то, что известно как каналы утечки , и они демонстрируют ректификацию Голдмана-Ходжкина-Каца (открытую) . Вопреки их общему названию «Каналы калия с двумя доменами поры», эти каналы имеют только одну пору, но два домена поры на субъединицу. [23] [24]
  • Двухпоровые каналы включают лиганд-управляемые и потенциал-управляемые катионные каналы, так называемые потому, что они содержат две порообразующие субъединицы. Как следует из их названия, они имеют две поры. [25] [26] [27] [28] [29]
  • Светозависимые каналы , такие как каналродопсин, открываются непосредственно фотонами .
  • Механочувствительные ионные каналы открываются под воздействием растяжения, давления, сдвига и смещения.
  • Циклические нуклеотид-управляемые каналы : Это суперсемейство каналов содержит два семейства: циклические нуклеотид-управляемые каналы (CNG) и гиперполяризационно-активируемые циклические нуклеотид-управляемые каналы (HCN). Эта группировка является функциональной, а не эволюционной.
    • Циклические нуклеотид-зависимые каналы: это семейство каналов характеризуется активацией либо внутриклеточным цАМФ , либо цГМФ . Эти каналы в первую очередь проницаемы для одновалентных катионов, таких как K + и Na + . Они также проницаемы для Ca 2+ , хотя он действует, чтобы закрыть их. Существует 6 членов этого семейства, которое делится на 2 подсемейства.
    • Каналы, активируемые циклическими нуклеотидами, активируемые гиперполяризацией
  • Температурно-зависимые каналы: представители суперсемейства ионных каналов транзиторного рецепторного потенциала , такие как TRPV1 или TRPM8 , открываются либо под действием высоких, либо низких температур.

Классификация по типу ионов

Классификация по клеточной локализации

Ионные каналы также классифицируются в соответствии с их субклеточной локализацией. Плазматическая мембрана составляет около 2% от общей мембраны в клетке, тогда как внутриклеточные органеллы содержат 98% клеточной мембраны. Основными внутриклеточными компартментами являются эндоплазматический ретикулум , аппарат Гольджи и митохондрии . На основе локализации ионные каналы классифицируются как:

  • Каналы плазматической мембраны
    • Примеры: потенциалзависимые калиевые каналы (Kv), натриевые каналы (Nav), кальциевые каналы (Cav) и хлоридные каналы (ClC)
  • Внутриклеточные каналы, которые далее классифицируются по различным органеллам

Другие классификации

Некоторые ионные каналы классифицируются по продолжительности их реакции на стимулы:

  • Каналы транзиторного рецепторного потенциала : эта группа каналов, обычно называемая просто каналами TRP, названа в честь их роли в зрительной фототрансдукции Drosophila . Это семейство, содержащее не менее 28 членов, разнообразно по своим механизмам активации. Некоторые каналы TRP остаются постоянно открытыми, в то время как другие управляются напряжением , внутриклеточным Ca 2+ , pH , окислительно-восстановительным состоянием, осмолярностью и механическим растяжением . Эти каналы также различаются в зависимости от ионов, которые они пропускают, некоторые из них селективны для Ca 2+ , в то время как другие являются менее селективными катионными каналами. Это семейство подразделяется на 6 подсемейств на основе гомологии: канонические TRP ( TRPC ), ваниллоидные рецепторы ( TRPV ), меластатин ( TRPM ), полицистины ( TRPP ), муколипины ( TRPML ) и трансмембранный белок анкирин 1 ( TRPA ).

Подробная структура

Каналы различаются по иону, который они пропускают (например, Na + , K + , Cl − ), способам, которыми они могут регулироваться, количеству субъединиц, из которых они состоят, и другим аспектам структуры. [32] Каналы, принадлежащие к самому большому классу, который включает потенциалзависимые каналы, лежащие в основе нервного импульса, состоят из четырех или иногда пяти [33] субъединиц с шестью трансмембранными спиралями каждая. При активации эти спирали перемещаются и открывают пору. Две из этих шести спиралей разделены петлей, которая выстилает пору и является основным фактором, определяющим селективность и проводимость ионов в этом классе каналов и некоторых других. [ необходима цитата ]

Существование и механизм ионной селективности были впервые постулированы в конце 1960-х годов Бертилем Хиллом и Клэем Армстронгом . [34] [35] [36] [37] [38] Идея ионной селективности для калиевых каналов заключалась в том, что карбонильные кислороды белковых остовов «селективного фильтра» (названного Бертилем Хиллом ) могли эффективно заменять молекулы воды, которые обычно экранируют ионы калия, но ионы натрия были меньше и не могли быть полностью дегидратированы, чтобы обеспечить такое экранирование, и поэтому не могли пройти. Этот механизм был окончательно подтвержден, когда была выяснена первая структура ионного канала. Бактериальный калиевый канал KcsA, состоящий только из селективного фильтра, петли «P» и двух трансмембранных спиралей, использовался в качестве модели для изучения проницаемости и селективности ионных каналов в лаборатории Маккиннона. Определение молекулярной структуры KcsA Родериком МакКинноном с использованием рентгеновской кристаллографии принесло ему часть Нобелевской премии по химии 2003 года . [39]

Из-за их небольшого размера и сложности кристаллизации интегральных мембранных белков для рентгеноструктурного анализа, только совсем недавно ученые смогли напрямую исследовать, как «выглядят» каналы. Особенно в случаях, когда кристаллография требовала удаления каналов из их мембран с помощью детергента, многие исследователи рассматривают полученные изображения как предварительные. Примером является долгожданная кристаллическая структура потенциалзависимого калиевого канала, о которой было сообщено в мае 2003 года. [40] [41] Одна неизбежная двусмысленность относительно этих структур связана с убедительными доказательствами того, что каналы изменяют конформацию во время работы (например, они открываются и закрываются), так что структура в кристалле может представлять любое из этих рабочих состояний. Большинство того, что исследователи вывели о работе каналов до сих пор, они установили с помощью электрофизиологии , биохимии , сравнения последовательностей генов и мутагенеза .

Каналы могут иметь одиночные (CLIC) или множественные трансмембранные (K-каналы, рецепторы P2X, Na-каналы) домены, которые охватывают плазматическую мембрану, образуя поры. Пора может определять селективность канала. Ворота могут быть сформированы как внутри, так и снаружи области поры.

Фармакология

Химические вещества могут модулировать активность ионных каналов, например, блокируя или активируя их.

Блокаторы ионных каналов

Различные блокаторы ионных каналов (неорганические и органические молекулы) могут модулировать активность и проводимость ионных каналов. Некоторые часто используемые блокаторы включают:

Активаторы ионных каналов

Известно, что несколько соединений способствуют открытию или активации определенных ионных каналов. Они классифицируются по каналу, на который они действуют:

Заболевания

Существует ряд расстройств, которые нарушают нормальное функционирование ионных каналов и имеют катастрофические последствия для организма. Генетические и аутоиммунные расстройства ионных каналов и их модификаторов известны как каналопатии . Полный список см. в разделе Категория:Каналопатии .

История

Фундаментальные свойства токов, опосредованных ионными каналами, были проанализированы британскими биофизиками Аланом Ходжкиным и Эндрю Хаксли в рамках их удостоенного Нобелевской премии исследования потенциала действия , опубликованного в 1952 году. Они основывались на работах других физиологов, таких как исследования Коула и Бейкера в области потенциалзависимых мембранных пор с 1941 года. [44] [45] Существование ионных каналов было подтверждено в 1970-х годах Бернардом Кацем и Рикардо Миледи с помощью анализа шума [ требуется ссылка ] . Затем это было показано более непосредственно с помощью метода электрической записи, известного как « patch clamp », что привело к Нобелевской премии Эрвина Неера и Берта Сакманна , изобретателей этого метода. Сотни, если не тысячи исследователей продолжают стремиться к более детальному пониманию того, как работают эти белки. В последние годы разработка автоматизированных устройств patch clamp помогла значительно увеличить пропускную способность при скрининге ионных каналов.

Нобелевская премия по химии за 2003 год была присуждена Родерику Маккиннону за исследования физико-химических свойств структуры и функций ионных каналов, включая исследования структуры методом рентгеновской кристаллографии .

Культура

Рождение идеи (2007) Джулиана Фосса-Андреа . Скульптура была заказана Родериком МакКинноном на основе атомных координат молекулы, которые были определены группой МакКиннона в 2001 году.

Родерик Маккиннон заказал «Рождение идеи» — скульптуру высотой 5 футов (1,5 м), основанную на калиевом канале KcsA . [46] Художественное произведение содержит проволочный объект, представляющий внутреннюю часть канала, и выдувной стеклянный объект, представляющий основную полость структуры канала.

Ионные каналы и стохастические процессы

Поведение ионных каналов можно с пользой смоделировать с помощью математики и вероятности. Стохастические процессы — это математические модели систем и явлений, которые, по-видимому, изменяются случайным образом. [47] Очень простой пример — подбрасывание монеты; при каждом подбрасывании есть равные шансы выпасть орлом или решкой, шансы не зависят от результатов прошлых подбрасываний, и мы можем сказать, что p орлов = 0,5 и p решек = 0,5. [48]

Особенно важной формой стохастических процессов в изучении ионных каналов являются цепи Маркова . В цепи Маркова существует множество состояний, каждое из которых имеет шансы перейти в различные состояния в течение определенного периода времени. [48] Ионные каналы претерпевают переходы состояний (например, открытые, закрытые, неактивные), которые ведут себя как цепи Маркова. [49] Анализ цепей Маркова может быть использован для того, чтобы сделать выводы относительно природы данного ионного канала, включая вероятное количество открытых и закрытых состояний. [50] Мы также можем использовать анализ цепей Маркова для создания моделей, которые точно имитируют вставку ионных каналов в клеточные мембраны. [51]

Цепи Маркова также могут использоваться в сочетании со стохастической матрицей для определения стабильной матрицы распределения путем решения уравнения PX=X, где P — стохастическая матрица, а X — стабильная матрица распределения. Эта стабильная матрица распределения сообщает нам относительные частоты каждого состояния после длительного времени, которые в контексте ионных каналов могут быть частотами открытого, закрытого и неактивного состояний для ионного канала. [52] Обратите внимание, что применяются предположения цепи Маркова, в том числе, что (1) все вероятности переходов для каждого состояния в сумме равны единице, (2) вероятностная модель применяется ко всем возможным состояниям и (3) что вероятность переходов постоянна с течением времени. Поэтому цепи Маркова имеют ограниченную применимость в некоторых ситуациях. [52]

Существует множество других стохастических процессов, которые используются при изучении ионных каналов, но они слишком сложны, чтобы описывать их здесь, и их можно более подробно рассмотреть в другом месте. [53]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Абдул Кадир Л., Стейси М., Барретт-Джолли Р. (2018). «Новые роли мембранного потенциала: действие за пределами потенциала действия». Frontiers in Physiology . 9 : 1661. doi : 10.3389/fphys.2018.01661 . PMC  6258788. PMID  30519193 .
  2. ^ Alexander SP, Mathie A, Peters JA (ноябрь 2011 г.). «Ионные каналы». British Journal of Pharmacology . 164 (Suppl 1): S137 – S174 . doi :10.1111/j.1476-5381.2011.01649_5.x. PMC 3315630 .  
  3. ^ ab "Ion Channel". Scitable . 2014 . Получено 28.05.2019 .
  4. ^ ab Hille B (2001) [1984]. Ионные каналы возбудимых мембран (3-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc. стр. 5. ISBN 978-0-87893-321-1.
  5. ^ Postic, Guillaume; Ghouzam, Yassine; Guiraud, Vincent; Gelly, Jean-Christophe (2016). «Мембранное позиционирование структур белков высокого и низкого разрешения с помощью подхода бинарной классификации». Protein Engineering, Design and Selection . 29 (3): 87–91 . doi : 10.1093/protein/gzv063 . PMID  26685702.
  6. ^ Purves D , Augustine GJ, Fitzpatrick D, Katz LC , LaMantia AS, McNamara JO, Williams SM, ред. (2001). "Глава 4: Каналы и транспортеры". Neuroscience (2-е изд.). Sinauer Associates Inc. ISBN 978-0-87893-741-7.
  7. ^ Hille B , Catterall WA (1999). "Глава 6: Электрическая возбудимость и ионные каналы". В Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW, Fisher SK, Uhler MD (ред.). Базовая нейрохимия: молекулярные, клеточные и медицинские аспекты . Филадельфия: Lippincott-Raven. ISBN 978-0-397-51820-3.
  8. ^ Camerino DC, Tricarico D, Desaphy JF (апрель 2007 г.). «Фармакология ионных каналов». Neurotherapeutics . 4 (2): 184–98 . doi : 10.1016/j.nurt.2007.01.013 . PMID  17395128.
  9. ^ Verkman AS, Galietta LJ (февраль 2009). «Хлоридные каналы как цели для лекарств». Nature Reviews. Drug Discovery . 8 (2): 153–71 . doi :10.1038/nrd2780. PMC 3601949. PMID 19153558  . 
  10. ^ Камерино DC, Десафи JF, Трикарико D, Пьерно S, Лиантонио A (2008). Терапевтические подходы к болезням ионных каналов . Достижения в генетике. Т. 64. С.  81– 145. doi :10.1016/S0065-2660(08)00804-3. ISBN 978-0-12-374621-4. PMID  19161833.
  11. ^ Gabashvili IS, Sokolowski BH, Morton CC, Giersch AB (сентябрь 2007 г.). «Экспрессия гена ионного канала во внутреннем ухе». Журнал Ассоциации исследований в области отоларингологии . 8 (3): 305–28 . doi :10.1007/s10162-007-0082-y. PMC 2538437. PMID  17541769 . 
  12. ^ "Классификация ионных каналов — Библиотека ионных каналов" . Получено 6 октября 2024 г. .
  13. ^ Vicini S (апрель 1999). «Новые перспективы функциональной роли гетерогенности канала GABA(A)». Молекулярная нейробиология . 19 (2): 97– 110. doi :10.1007/BF02743656. PMID  10371465. S2CID  5832189.
  14. ^ Равна, AW, Силте, И. (2011). Моделирование гомологии транспортных белков (переносчиков и ионных каналов). В: Орри, А., Абагян, Р. (ред.) Моделирование гомологии. Методы в молекулярной биологии, т. 857. Humana Press. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-588-6_12
  15. ^ Беттс, Дж. Гордон; Десе, Питер; Джонсон, Эдди; Джонсон, Джоди Э.; Король, Оксана; Круз, Дин; По, Брэндон; Уайз, Джеймс; Уомбл, Марк Д.; Янг, Келли А. (6 июля 2023 г.). Анатомия и физиология . Хьюстон: OpenStax CNX. 12.4 Потенциал действия. ISBN  978-1-947172-04-3.
  16. ^ Ханукоглу I (февраль 2017 г.). «Натриевые каналы типа ASIC и ENaC: конформационные состояния и структуры фильтров ионной селективности». Журнал FEBS . 284 (4): 525–545 . doi :10.1111/febs.13840. PMID  27580245. S2CID  24402104.
  17. ^ Hansen SB (май 2015 г.). «Агонизм липидов: парадигма PIP2 лиганд-управляемых ионных каналов». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1851 (5): 620– 8. doi :10.1016/j.bbalip.2015.01.011. PMC 4540326. PMID  25633344 . 
  18. ^ Hansen SB, Tao X, MacKinnon R (август 2011). "Структурная основа активации PIP2 классического внутреннего выпрямительного канала K+ Kir2.2". Nature . 477 (7365): 495– 8. Bibcode :2011Natur.477..495H. doi :10.1038/nature10370. PMC 3324908 . PMID  21874019. 
  19. ^ Gao Y, Cao E, Julius D, Cheng Y (июнь 2016 г.). «Структуры TRPV1 в нанодисках раскрывают механизмы действия лигандов и липидов». Nature . 534 (7607): 347– 51. Bibcode :2016Natur.534..347G. doi :10.1038/nature17964. PMC 4911334 . PMID  27281200. 
  20. ^ Кабанос C, Ван M, Хан X, Хансен SB (август 2017). "2 Антагонизм каналов TREK-1". Cell Reports . 20 (6): 1287– 1294. doi :10.1016/j.celrep.2017.07.034. PMC 5586213. PMID  28793254 . 
  21. ^ Brown DA, Passmore GM (апрель 2009). «Нейронные каналы KCNQ (Kv7)». British Journal of Pharmacology . 156 (8): 1185– 95. doi :10.1111/j.1476-5381.2009.00111.x. PMC 2697739. PMID  19298256 . 
  22. ^ Hite RK, Butterwick JA, MacKinnon R (октябрь 2014 г.). "Модуляция фосфатидной кислотой функции датчика напряжения канала Kv". eLife . 3 . doi : 10.7554/eLife.04366 . PMC 4212207 . PMID  25285449. 
  23. ^ "Два P-доменных калиевых канала". Руководство по фармакологии . Получено 28.05.2019 .
  24. ^ Rang HP (2003). Фармакология (8-е изд.). Эдинбург: Churchill Livingstone. стр. 59. ISBN 978-0-443-07145-4.
  25. ^ Kintzer AF, Stroud RM (март 2016 г.). «Структура, ингибирование и регуляция двухпорового канала TPC1 из Arabidopsis thaliana». Nature . 531 (7593): 258– 62. Bibcode :2016Natur.531..258K. bioRxiv 10.1101/041400 . doi :10.1038/nature17194. PMC 4863712 . PMID  26961658. Помимо каналов Ca2+ и Na+, которые образованы четырьмя внутримолекулярными повторами, вместе образующими пору тетрамерного канала, новый канал имел только два повтора, подобных Shaker, каждый из которых был оснащен одним доменом поры. Из-за необычной топологии этот канал, присутствующий как у животных, так и у растений, был назван двухпоровым каналом 1 (TPC1).  
  26. ^ Spalding EP, Harper JF (декабрь 2011 г.). «Внутри и снаружи клеточного транспорта Ca(2+)». Current Opinion in Plant Biology . 14 (6): 715– 20. doi :10.1016/j.pbi.2011.08.001. PMC 3230696. PMID 21865080.  Лучшим кандидатом на роль вакуолярного канала высвобождения Ca2+ является TPC1, гомолог потенциалзависимого канала Ca2+ млекопитающих, который имеет две поры и двенадцать мембранных промежутков. 
  27. ^ Brown BM, Nguyen HM, Wulff H (2019-01-30). "Последние достижения в нашем понимании структуры и функции более необычных катионных каналов". F1000Research . 8 : 123. doi : 10.12688/f1000research.17163.1 . PMC 6354322 . PMID  30755796. Органеллярные двухпоровые каналы (TPC) представляют собой интересный тип каналов, которые, как следует из названия, имеют две поры. 
  28. ^ Jammes F, Hu HC, Villiers F, Bouten R, Kwak JM (ноябрь 2011 г.). «Кальциепроницаемые каналы в растительных клетках». The FEBS Journal . 278 (22): 4262– 76. doi : 10.1111/j.1742-4658.2011.08369.x . PMID  21955583. S2CID  205884593. Было предсказано, что двухпоровый канал Arabidopsis (AtTPC1) имеет 12 трансмембранных спиралей и две поры (красные линии).
  29. ^ Hooper R (сентябрь 2011 г.). Молекулярная характеристика двухпоровых каналов, управляемых NAADP (PDF) (диссертация). Считается, что TPC с их двумя порами димеризуются, образуя функциональный канал.
  30. ^ Ханукоглу I, Ханукоглу A (апрель 2016 г.). «Семейство эпителиальных натриевых каналов (ENaC): филогения, структура-функция, распределение в тканях и ассоциированные наследственные заболевания». Gene . 579 (2): 95– 132. doi :10.1016/j.gene.2015.12.061. PMC 4756657 . PMID  26772908. 
  31. ^ Лу, Йи; Юэ, Чэнь-Си; Чжан, Ли; Яо, Дэцян; Ся, Ин; Чжан, Цин; Чжан, Синьчэнь; Ли, Шаобай; Шен, Яфэн; Цао, Ми; Го, Чан-Рунь; Цинь, Ань; Чжао, Цзе; Чжоу, Лу; Ю, Йе (26 сентября 2024 г.). «Структурная основа инозитолпирофосфатного шлюзования фосфатного канала XPR1». Наука . 386 (6723): eadp3252. Бибкод : 2024Sci...386P3252L. doi : 10.1126/science.adp3252. ISSN  0036-8075. ПМИД  39325866.
  32. ^ Lim C, Dudev T (2016). «Селективность калия против натрия в фильтрах селективности одновалентных ионов». В Sigel A, Sigel H, Sigel R (ред.). Ионы щелочных металлов: их роль для жизни . Ионы металлов в науках о жизни. Том 16. Springer. стр.  325–47 . doi :10.1007/978-3-319-21756-7_10. ISBN 978-3-319-21755-0. PMID  26860306.
  33. ^ doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-02486-9
  34. ^ Хилле Б. (декабрь 1971 г.). «Проницаемость натриевого канала для органических катионов в миелинизированных нервах». Журнал общей физиологии . 58 (6): 599– 619. doi :10.1085/jgp.58.6.599. PMC 2226049. PMID 5315827  . 
  35. ^ Bezanilla F, Armstrong CM (ноябрь 1972 г.). «Отрицательная проводимость, вызванная проникновением ионов натрия и цезия в калиевые каналы аксонов кальмаров». Журнал общей физиологии . 60 (5): 588– 608. doi :10.1085/jgp.60.5.588. PMC 2226091. PMID  4644327 . 
  36. ^ Хилле Б. (июнь 1973 г.). «Каналы калия в миелинизированных нервах. Избирательная проницаемость для малых катионов». Журнал общей физиологии . 61 (6): 669– 86. doi : 10.1085 /jgp.61.6.669. PMC 2203488. PMID  4541077. 
  37. ^ Хилле Б. (ноябрь 1975 г.). «Ионная селективность, насыщение и блокировка натриевых каналов. Четырехбарьерная модель». Журнал общей физиологии . 66 (5): 535– 60. doi :10.1085/jgp.66.5.535. PMC 2226224. PMID  1194886 . 
  38. ^ Хилле Б (март 2018 г.). «Журнал общей физиологии: проницаемость мембран и селективность ионов». Журнал общей физиологии . 150 (3): 389– 400. doi :10.1085/jgp.201711937. PMC 5839722. PMID 29363566  . 
  39. ^ Doyle DA, Morais Cabral J, Pfuetzner RA, Kuo A, Gulbis JM, Cohen SL и др. (апрель 1998 г.). «Структура калиевого канала: молекулярная основа проводимости и селективности K+». Science . 280 (5360): 69– 77. Bibcode :1998Sci...280...69D. doi :10.1126/science.280.5360.69. PMID  9525859.
  40. ^ Jiang Y, Lee A, Chen J, Ruta V, Cadene M, Chait BT, MacKinnon R (май 2003). "Рентгеновская структура зависимого от напряжения канала K+". Nature . 423 (6935): 33– 41. Bibcode :2003Natur.423...33J. doi :10.1038/nature01580. PMID  12721618. S2CID  4347957.
  41. ^ Лунин ВВ, Добровецкий Е, Хутореская Г, Чжан Р, Йоахимяк А, Дойл ДА и др. (апрель 2006 г.). "Кристаллическая структура транспортера Mg2+ CorA". Nature . 440 (7085): 833– 7. Bibcode :2006Natur.440..833L. doi :10.1038/nature04642. PMC 3836678 . PMID  16598263. 
  42. ^ Смит RS, Уолш CA (февраль 2020 г.). «Функции ионных каналов в раннем развитии мозга». Тенденции в нейронауках . 43 (2): 103– 114. doi :10.1016/j.tins.2019.12.004. PMC 7092371. PMID  31959360 . 
  43. ^ Molenaar RJ (2011). "Ионные каналы в глиобластоме". ISRN Neurology . 2011 : 590249. doi : 10.5402/2011/590249 . PMC 3263536. PMID  22389824 . 
  44. ^ Pethig R, Kell DB (август 1987). "Пассивные электрические свойства биологических систем: их значение в физиологии, биофизике и биотехнологии" (PDF) . Physics in Medicine and Biology . 32 (8): 933–70 . Bibcode : 1987PMB....32..933P. doi : 10.1088/0031-9155/32/8/001. PMID  3306721. S2CID  250880496. Обширный обзор биоэлектрических характеристик с 1987 года. ... наблюдение индуктивности (отрицательной емкости) Коулом и Бейкером (1941) во время измерений электрических свойств переменного тока аксонов кальмара привело непосредственно к концепции потенциалзависимых мембранных пор, воплощенной в знаменитой трактовке Ходжкина-Хаксли (1952) (Коул, 1972, Джек и др., 1975), как важнейшего механизма нейротрансмиссии.
  45. ^ Cole KS, Baker RF (июль 1941 г.). «Продольное сопротивление гигантского аксона кальмара». Журнал общей физиологии . 24 (6). Издательство Рокфеллеровского университета: 771– 88. doi :10.1085/jgp.24.6.771. PMC 2238007. PMID 19873252.  Описывает , что происходит, когда вы прикрепляете электроды к гигантскому аксону кальмара и пропускаете через него переменный ток, а затем замечаете, что иногда напряжение со временем растет, а иногда уменьшается. Индуктивное сопротивление является свойством аксона и требует, чтобы он содержал индуктивную структуру. Изменение импеданса с межполюсным расстоянием указывает на то, что индуктивность находится в мембране 
  46. ^ Ball P (март 2008). «Тигель: Искусство, вдохновленное наукой, должно быть больше, чем просто красивая картинка». Chemistry World . 5 (3): 42– 43. Получено 12.01.2009 .
  47. ^ Дуб, Джозеф Л. (1990). Стохастические процессы . Издание библиотеки классических произведений Wiley. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Wiley. ISBN 978-0-471-52369-7.
  48. ^ ab Chong, YD (27 апреля 2021 г.). "Простейшая цепь Маркова - игра в подбрасывание монеты". LibreTexts . Получено 23.11.2024 .
  49. ^ Ламперт, Анжелика; Корнгрин, Алон (2014). «Марковское моделирование ионных каналов: значение для понимания болезней». Прогресс в молекулярной биологии и трансляционной науке . 123 : 1– 21. doi : 10.1016/B978-0-12-397897-4.00009-7. ISSN  1878-0814. PMID  24560138.
  50. ^ Siekmann, Ivo; Larry E Wagner, II; Yule, David; Fox, Colin; Bryant, David; Crampin, Edmund J.; Sneyd, James (2011-04-20). "MCMC Estimation of Markov Models for Ion Channels". Biophysical Journal . 100 (8): 1919– 1929. Bibcode :2011BpJ...100.1919S. doi :10.1016/j.bpj.2011.02.059. PMC 3077709 . PMID  21504728. 
  51. ^ Сато, Дайсуке; Эрнандес-Эрнандес, Гонсало; Мацумото, Коллин; Тахада, Сендоа; Морено, Клаудия М.; Диксон, Роуз Э.; О'Дуайер, Саманта; Наведо, Мануэль Ф.; Триммер, Джеймс С.; Клэнси, Коллин Э.; Биндер, Марк Д.; Сантана, Л. Фернандо (01 августа 2019 г.). «Стохастическая модель образования кластеров ионных каналов в плазматической мембране». Журнал общей физиологии . 151 (9): 1116–1134 . doi :10.1085/jgp.201912327. ISSN  0022-1295. ПМК 6719406 . ПМИД  31371391. 
  52. ^ ab "Цепи Маркова", Прикладная вероятность и очереди , Стохастическое моделирование и прикладная вероятность, т. 51, Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer New York, стр.  3–38 , 2003, doi :10.1007/0-387-21525-5_1, ISBN 978-0-387-00211-8, получено 2024-12-07
  53. ^ Болл, Фрэнк Г.; Райс, Джон А. (1992). «Стохастические модели для ионных каналов: Введение и библиография». Mathematical Biosciences . 112 (2): 189– 206. doi :10.1016/0025-5564(92)90023-P. PMID  1283350.
Викиверситет содержит обучающие ресурсы о профиле Пуассона-Больцмана для ионного канала.
  • "Лаборатория Вайса". Лаборатория Вайса исследует молекулярные и клеточные механизмы, лежащие в основе заболеваний человека, вызванных дисфункцией ионных каналов . Архивировано из оригинала 2024-02-25.
  • "Потенциал-зависимые ионные каналы". База данных рецепторов и ионных каналов IUPHAR . Международный союз фундаментальной и клинической фармакологии.
  • «База данных TRIP». База данных белок-белковых взаимодействий для каналов TRP млекопитающих, созданная вручную .
  • Ионные каналы в рубриках медицинских предметов Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ion_channel&oldid=1263017659"