ナトリウムチャネル
Channel: 宇宙のすべての知識 プリンシピア
Date: 27/10/2021

ナトリウムチャネル, by Wikipedia https://ja.wikipedia.org/wiki?curid=4044578 / CC BY SA 3.0

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ナトリウムチャネル（英: sodium channel）はイオンチャネルを形成する膜タンパク質で、ナトリウムイオン（Na+）の細胞膜の透過を担う。
カチオンチャネルスーパーファミリーに属する。
チャネルを開くトリガーの種類によって、電位依存性チャネル（voltage-gated、膜電位の変化によって開く）とリガンド依存性チャネル（ligand-gated、物質の結合によって開く）に分類される。
 神経細胞、筋細胞、特定のグリア細胞などの興奮性細胞では、ナトリウムチャネルは活動電位の上昇相（rising phase）を担う。
これらのチャネルには静止（resting）、活性（active）、不活性（inactive）の3つの状態が存在する。
静止状態と不活性状態のチャネルはともにイオンを通過させないが、これらの状態のコンフォメーションには差異が存在する。
 電位依存性ナトリウムチャネルのαサブユニットの模式図。
G: グリコシル化部位、P: リン酸化部位、S: イオン選択性を担う部位、I: 不活性化を担う部位。
膜貫通セグメント4の正電荷（+）は膜電位の検知に重要である。
 ナトリウムチャネルは大きなαサブユニットと、そこに結合するサブユニット（βサブユニットなど）から構成される。
αサブユニットはチャネルのコアを形成し、それ単独でも機能を有する。
つまり、細胞でαサブユニットが発現されたときには、βサブユニットや他の調節タンパク質が発現していなくとも、電位依存的なNa+透過を行うチャネルを形成することができる。
補助タンパク質が組み込まれた場合には、形成された複合体はαサブユニット単独のものとは異なる電位依存性や細胞内局在を示す。
 αサブユニットはIからIVの4つのリピートドメインを持ち、そのそれぞれがS1からS6という膜貫通セグメントを持っている。
高度に保存されたS4セグメントはチャネルの電位センサーとして機能する。
このチャネルによる電位の検知は、2つおきに位置する正に帯電したアミノ酸によって行われている。
膜電位の変化によって刺激されると、このセグメントは細胞膜の細胞外側へ向かって移動し、イオンはチャネルを透過できるようになる。
イオンが通過するポアは2つの領域に分けられる。
ポアの細胞外側の部分は、各ドメインのS5とS6の間の「Pループ」によって形成される。
この領域がポアの最も狭い部分を構成しており、イオンの選択性を担う。
ポアの細胞質側の部分は4つのドメインのS5とS6セグメントの組み合わせによって形成される。
ドメインIIIとIVをつなぐ領域もチャネルの機能に重要である。
この領域は持続的な活性化の後にチャネルに栓をすることで、チャネルの不活性化を行う。
 電位依存性ナトリウムチャネルのコンフォメーションには、閉じた状態（closed）、開いた状態（open）、不活性状態（inactivated）という3つの主要な状態が存在する。
閉じた状態から開いた状態への移行は活性化（activation）、その逆は脱活性化（deactivation）、開いた状態から不活性状態への移行は不活性化（inactivation）、その逆は再活性化（reactivation）、不活性状態から閉じた状態への移行は不活性状態からの回復または脱不活性化（recovery from inactivation/deinactivation）、その逆は閉鎖状態不活性化（closed-state inactivation）と呼ばれる。
閉じた状態と不活性状態のチャネルはイオンを透過させない。
 活動電位が発生する前の軸索膜は静止膜電位の状態にあり、ナトリウムチャネルは閉じた状態で、ポアの細胞外側は活性化ゲート（activation gate）によってブロックされている。
ヒトの神経細胞では、膜電位が-55 mV程度まで上昇すると活性化ゲートが開き、Na+がチャネルを通って神経細胞内に流入し、膜電位のさらなる上昇が引き起こされる。
膜電位は静止状態の負の値からゼロを超えて上昇し（静止電位の-70 mVから最大で+30 mVまで）、このことは脱分極と呼ばれる。
この電位上昇が、活動電位の上昇相を構成する。
 十分な量のNa+が神経細胞に進入し膜電位が十分に高くなると、ナトリウムチャネルは不活性化ゲート（inactivation gate）を閉じることで自身を不活性化する。
不活性化ゲートは、αサ...