Калиевые каналы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ионы калия движутся по каналу

Калиевые каналы — самый распространённый тип ионных каналов. Обнаруживаются практически во всех клетках живых организмов[1]. Формируют калий-селективные ионные поры, которые обеспечивают ток ионов калия сквозь мембрану клетки. Контролируют множество разнообразных физиологических функций клетки[2][3].

Функция[править | править код]

Калиевые каналы транспортируют ионы калия в противоположную вектору градиента сторону. Скорость транспортировки может достигать скорости диффузии ионов калия в воде, при этом сохраняется высокий уровень избирательности (особенно это касается ионов натрия, несмотря лишь на небольшую разницу в радиусе обоих ионов). Биологическая роль этих каналов состоит в регуляции мембранного потенциала клеток. В возбуждаемых клетках, таких как нейроны, отложенный противоток ионов калия формирует потенциал действия.

Способствуя регуляции длительности потенциала действия в сердечной мышце, нарушение работы калиевых каналов может вызвать опасные для жизни аритмии. Калиевые каналы могут также участвовать в поддержании сосудистого тонуса.

Они также регулируют клеточные процессы, такие как секреция гормонов (например, выделение инсулина из бета-клеток поджелудочной железы), поэтому их нарушение может привести к заболеваниям (например, диабету)

Типы[править | править код]

Существует четыре главных класса калиевых каналов:

Классы калиевых каналов; функция и фармакология[4].
Класс Подкласс Функция Блокаторы Активаторы
Кальций-зависимые
6Т[en] и 1P
  • активируется в ответ на повышение внутриклеточной концентрации кальция
  • 1-EBIO
  • NS309
  • CyPPA
Калиевые каналы внутреннего выпрямления
2T[en] и 1P
  • секреция калия в восходящем колене петли Генле (нефрон)
  • Не селективно: Ba2+, Cs+
  • нет
  • опосредуют ингибиторные эффекты многих GPCR
  • агонисты GPCR
  • закрываются, когда высокая концентрация АТФ вызывает секрецию инсулина
Двупоровые калиевые каналы
4Т[en] и 2P
Потенциал-зависимые
6T[en] и 1P

Структура[править | править код]

Potassium channel Kv1.2, structure in a membrane-like environment. Calculated hydrocarbon boundaries of the lipid bilayer are indicated by red and blue lines.

Калий-селективный фильтр[править | править код]

Структура калиевого канала бактерии

[23]

Механизм селективности[править | править код]

Гидрофобная область[править | править код]

Центральная полость[править | править код]

Регуляция[править | править код]

Graphical representation of open and shut potassium channels (PDB 1lnq and PDB 1k4c). Two simple bacterial channels are shown to compare the «open» channel structure on the right with the «closed» structure on the left. At top is the filter (selects potassium ions), and at bottom is the gating domain (controls opening and closing of channel).

Блокаторы[править | править код]

Бериотоксин,дендротоксин,тетраэтиламмоний

Мускариновый калиевый канал[править | править код]

Калиевые каналы в искусстве[править | править код]

Фосс-Андре Юлиан. «Рождение Идеи» (Birth of an Idea) (2007). Скульптура, созданная для Родерика Маккинона на основе атомных координат, которые были определены группой Маккинона в 2001 году.

Структура калиевого канала KcsA положена в основу скульптуры «Рождение Идеи» высотой 1,5 метра, созданной для лауреата Нобелевской премии Родерика Маккинона[24]. Работа содержит проволочный каркас, удерживающий выдутый из жёлтого стекла объект, который изображает основную полость канальной структуры.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Littleton J.T., Ganetzky B. Ion channels and synaptic organization: analysis of the Drosophila genome (англ.) // Neuron  (англ.) (рус. : journal. — Cell Press, 2000. — Vol. 26, no. 1. — P. 35—43. — doi:10.1016/S0896-6273(00)81135-6. — PMID 10798390.
  2. ↑ Hille, Bertil. Chapter 5: Potassium Channels and Chloride Channels // Ion channels of excitable membranes (неопр.). — Sunderland, Mass: Sinauer  (англ.) (рус., 2001. — С. 131—168. — ISBN 0-87893-321-2.
  3. ↑ Thomas M.; Jessell; Kandel, Eric R.; Schwartz, James H. Chapter 6: Ion Channels // Principles of Neural Science  (англ.) (рус. (неопр.). — 4th. — New York: McGraw-Hill Education, 2000. — С. 105—124. — ISBN 0-8385-7701-6.
  4. ↑ Rang, H. P. Pharmacology (неопр.). — Edinburgh: Churchill Livingstone  (англ.) (рус., 2003. — С. 60. — ISBN 0-443-07145-4.
  5. ↑ Kobayashi T., Washiyama K., Ikeda K. Inhibition of G protein-activated inwardly rectifying K+ channels by ifenprodil (англ.) // Neuropsychopharmacology  (англ.) (рус. : journal. — Nature Publishing Group, 2006. — Vol. 31, no. 3. — P. 516—524. — doi:10.1038/sj.npp.1300844. — PMID 16123769.
  6. ↑ 1 2 3 4 5 6 Enyedi P., Czirják G. Molecular background of leak K+ currents: two-pore domain potassium channels (англ.) // Physiological Reviews  (англ.) (рус. : journal. — 2010. — Vol. 90, no. 2. — P. 559—605. — doi:10.1152/physrev.00029.2009. — PMID 20393194.
  7. ↑ 1 2 3 4 5 6 Lotshaw D.P. Biophysical, pharmacological, and functional characteristics of cloned and native mammalian two-pore domain K+ channels (англ.) // Cell Biochemistry and Biophysics  (англ.) (рус. : journal. — 2007. — Vol. 47, no. 2. — P. 209—256. — doi:10.1007/s12013-007-0007-8. — PMID 17652773.
  8. ↑ Fink M., Lesage F., Duprat F., Heurteaux C., Reyes R., Fosset M., Lazdunski M. A neuronal two P domain K+ channel stimulated by arachidonic acid and polyunsaturated fatty acids (англ.) // The EMBO Journal  (англ.) (рус. : journal. — 1998. — Vol. 17, no. 12. — P. 3297—3308. — doi:10.1093/emboj/17.12.3297. — PMID 9628867. — PMC 1170668.
  9. ↑ Goldstein S.A., Bockenhauer D., O'Kelly I., Zilberberg N. Potassium leak channels and the KCNK family of two-P-domain subunits (англ.) // Nature Reviews Neuroscience : journal. — 2001. — Vol. 2, no. 3. — P. 175—184. — doi:10.1038/35058574. — PMID 11256078.
  10. ↑ Sano Y., Inamura K., Miyake A., Mochizuki S., Kitada C., Yokoi H., Nozawa K., Okada H., Matsushime H., Furuichi K. A novel two-pore domain K+ channel, TRESK, is localized in the spinal cord (англ.) // The Journal of Biological Chemistry : journal. — 2003. — Vol. 278, no. 30. — P. 27406—27412. — doi:10.1074/jbc.M206810200. — PMID 12754259.
  11. ↑ Czirják G., Tóth Z.E., Enyedi P. The two-pore domain K+ channel, TRESK, is activated by the cytoplasmic calcium signal through calcineurin (англ.) // The Journal of Biological Chemistry : journal. — 2004. — Vol. 279, no. 18. — P. 18550—18558. — doi:10.1074/jbc.M312229200. — PMID 14981085.
  12. ↑ Kindler C.H., Yost C.S., Gray A.T. Local anesthetic inhibition of baseline potassium channels with two pore domains in tandem (англ.) // Anesthesiology  (англ.) (рус. : journal. — Lippincott Williams & Wilkins  (англ.) (рус., 1999. — Vol. 90, no. 4. — P. 1092—1102. — doi:10.1097/00000542-199904000-00024. — PMID 10201682.
  13. ↑ 1 2 3 Meadows H.J., Randall A.D. Functional characterisation of human TASK-3, an acid-sensitive two-pore domain potassium channel (англ.) // Neuropharmacology : journal. — 2001. — Vol. 40, no. 4. — P. 551—559. — doi:10.1016/S0028-3908(00)00189-1. — PMID 11249964.
  14. ↑ Kindler C.H., Paul M., Zou H., Liu C., Winegar B.D., Gray A.T., Yost C.S. Amide local anesthetics potently inhibit the human tandem pore domain background K+ channel TASK-2 (KCNK5) (англ.) // Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics  (англ.) (рус. : journal. — 2003. — Vol. 306, no. 1. — P. 84—92. — doi:10.1124/jpet.103.049809. — PMID 12660311.
  15. ↑ Punke M.A., Licher T., Pongs O., Friederich P. Inhibition of human TREK-1 channels by bupivacaine (неопр.) // Anesthesia anf Analgesia. — 2003. — Т. 96, № 6. — С. 1665—1673. — doi:10.1213/01.ANE.0000062524.90936.1F. — PMID 12760993.
  16. ↑ Lesage F., Guillemare E., Fink M., Duprat F., Lazdunski M., Romey G., Barhanin J. TWIK-1, a ubiquitous human weakly inward rectifying K+ channel with a novel structure (англ.) // The EMBO Journal  (англ.) (рус. : journal. — 1996. — Vol. 15, no. 5. — P. 1004—1011. — PMID 8605869. — PMC 449995.
  17. ↑ Duprat F., Lesage F., Fink M., Reyes R., Heurteaux C., Lazdunski M. TASK, a human background K+ channel to sense external pH variations near physiological pH (англ.) // The EMBO Journal  (англ.) (рус. : journal. — 1997. — Vol. 16, no. 17. — P. 5464—5471. — doi:10.1093/emboj/16.17.5464. — PMID 9312005. — PMC 1170177.
  18. ↑ Reyes R., Duprat F., Lesage F., Fink M., Salinas M., Farman N., Lazdunski M. Cloning and expression of a novel pH-sensitive two pore domain K+ channel from human kidney (англ.) // The Journal of Biological Chemistry : journal. — 1998. — Vol. 273, no. 47. — P. 30863—30869. — doi:10.1074/jbc.273.47.30863. — PMID 9812978.
  19. ↑ Meadows H.J., Benham C.D., Cairns W., Gloger I., Jennings C., Medhurst A.D., Murdock P., Chapman C.G. Cloning, localisation and functional expression of the human orthologue of the TREK-1 potassium channel (англ.) // Pflügers Archiv : European Journal of Physiology  (англ.) (рус. : journal. — 2000. — Vol. 439, no. 6. — P. 714—722. — doi:10.1007/s004240050997. — PMID 10784345.
  20. ↑ Patel A.J., Honoré E., Lesage F., Fink M., Romey G., Lazdunski M. Inhalational anesthetics activate two-pore-domain background K+ channels (англ.) // Nature Neuroscience : journal. — 1999. — Vol. 2, no. 5. — P. 422—426. — doi:10.1038/8084. — PMID 10321245.
  21. ↑ Gray A.T., Zhao B.B., Kindler C.H., Winegar B.D., Mazurek M.J., Xu J., Chavez R.A., Forsayeth J.R., Yost C.S. Volatile anesthetics activate the human tandem pore domain baseline K+ channel KCNK5 (англ.) // Anesthesiology  (англ.) (рус. : journal. — Lippincott Williams & Wilkins  (англ.) (рус., 2000. — Vol. 92, no. 6. — P. 1722—1730. — doi:10.1097/00000542-200006000-00032. — PMID 10839924.
  22. ↑ Rogawski M.A., Bazil C.W. New Molecular Targets for Antiepileptic Drugs: α2δ, SV2A, and Kv7/KCNQ/M Potassium Channels (англ.) // Curr Neurol Neurosci Rep  (англ.) (рус. : journal. — 2008. — July (vol. 8, no. 4). — P. 345—352. — doi:10.1007/s11910-008-0053-7. — PMID 18590620. — PMC 2587091.
  23. ↑ Zhou Y., Morais-Cabral J.H., Kaufman A., MacKinnon R. Chemistry of ion coordination and hydration revealed by a K+ channel-Fab complex at 2.0 Â resolution (англ.) // Nature : journal. — 2001. — Vol. 414, no. 6859. — P. 43—8. — doi:10.1038/35102009. — PMID 11689936.
  24. ↑ Ball, Philip. The crucible: Art inspired by science should be more than just a pretty picture (англ.) // Chemistry World  (англ.) (рус. : magazine. — 2008. — March (vol. 5, no. 3). — P. 42—43. Архивировано 20 июня 2013 года.

Ссылки[править | править код]

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Калиевые_каналы&oldid=136339530