תעלת סידן ממותגת מתח

תעלות סידן ממותגות מתח הם חלבונים בממברנת התא שמאפשרים ליוני סידן () ללזרום לפי מפל הריכוזים בתגובה לשינוי במתח או בתגובה לאות כימי. יש להם תפקוד חשוב בשחרור נוירטרנסמיטר, התכווצות שריר, הפרשת הורמונים והתבטאות גנים.

היות שריכוז הסידן בתאים נשמר נמוך, לשינויים בריכוז הסידן השפעה גדולה מאוד.

 תתי-סוגים של תעלות סידן ממותגות מתח 
ממוזער|תתי-סוגים של תעלות סידן ממותגות מתח ופיזורן בגוף.
Voltage-Gated Calcium Channels (VGCCs) הן סוג של תעלות יונים דרכן עובר סידן (Ca²⁺) לתוך התא, על פי מפל הריכוזים, כאשר פוטנציאל הממברנה עובר דפולריזציה. הן נמצאות בתאים אקסיטביליים: נוירונים, תאי שריר ותאים מפרישים.

קיימים כמה תתי סוגים של תעלות סידן ממותגות מתח:
 L-type (Long-lasting) חשובות בהתכווצות שרירים, פעילות קוצב הלב, הפרשת הורמונים.
 N-type (neuronal) מווסתות שחרור נוירוטרנסמיטר בקצות עצבים (סינפסה).
 PQ-type חשובות להולכה סינפטית במוח.
 R-type תורמות להולכה סינפטית ותבניות ירי מסוימות.
 T-type (Transient) נפתחות מהר, לזמן קצר חשובות ליריות ריתמיות (תאי קוצב בלב).

תת־סוגמיקומים עיקרייםתפקוד עיקריL-type (“Long-lasting”)- שריר הלב (ממברנת הסרקולמה)

- שריר חלק

- צינוריות T בשריר משורטט (כחיישני מתח)

- תאים מפרישים

- חלק מהנוירונים (דנדריטים וגוף התא)-התכווצות שריר (לב, שריר חלק)

- צימוד עירור–כיווץ בשריר משורטט

- הפרשת הורמונים

- ויסות התבטאות גניםN-type (“Neuronal”)- קצוות סינפטיים של נוירונים- שחרור נוירוטרנסמיטרים במערכת העצביםP/Q-type- קצוות סינפטיים של נוירונים (בעיקר במוח)

- תאי פורקיניה בצרבלום- שחרור נורוטרנסמיטרים

- פלסטיות סינפטיתR-type (“Residual”)- חלק מהקצוות הסינפטיים

- דנדריטים של נוירונים במערכת העצבים המרכזית- תמיכה בשחרור מוליכים עצביים כאשר תעלות אחרות אינן פעילות

- ויסות האקסיטביליות החשמלית של דנדריטיםT-type (“Transient”)- תאי קוצב בלב

- נוירונים בתלמוס

- תאים מפרישים מסוימים- פעילות קצבית בלב

- ירי קצבי בנוירונים

- ויסות הפרשת הורמונים

 מבנה 
תת-יחידה α

מורכב מארבעה מתחמים הומולוגיים ((I-IV שכל אחד מהם מורכב משישה מתחמים טרנס-ממברניים (S1 – S6). היוצרים את הנקב דרכו עוברים היונים.

אזור S4 הוא חיישן המתח ובנוי מחומצות אמיניות הטעונות במטען חיובי הנעות בתגובה לשינוי במתח וגורמות לפתיחת התעלה. מתחים S5 ו-S6 בכל מתחם אחראים על סלקטיביות התעלה.

תת-יחידות עזר: תת-יחידה β 

חלבון ציטופלזמי שיכול להשפיע על שערי התעלה, מקנה יציבות בהובלת היונים.

ממוזער|תעלת סידן ממותגת מתח
תת-יחידה γ

חלבון טרנסממברני המגיב עם המתחם הרגיש למתח בתת-היחידה אלפא.

תת-היחידות העזר מקיימות אינטראקציה עם תת-היחידה α, ומשפיעות על המבנה והתפקוד שלה.

 תפקוד התעלות בסינפסה 
הסידן עוזר להמיר אות חשמלי (פוטנציאל פעולה) לאות כימי (שחרור נוירוטרנסמיטר בסינפסה).

כאשר פוטנציאל פעולה מגיע אל הקצה האקסון שהוא התא הפרה‑סינפטי, נפתחות התעלות ויוני סידן Ca²⁺ נכנסים לתוך התא בהתאם למפל הריכוזים.

הסידן גורם לאיחוי השלפוחיות הסינפטיות ושחרור נוירוטרנסמיטורים למרווח הסינפטי.

התעלות ממוקמות באזורים הפעילים (active zones) ומאפשרות שחרור מהיר ויעיל של נוירוטרנסמיטורים למרווח הסינפטי.

צפיפות התעלות בממברנה הפרה‑סינפטית (Active Zone) משפיעה על ההסתברות לשחרור (release probability) וכתוצאה מכך על עוצמת הפוטנציאל הסינפטי ועל הפלסטיות הסינפטית קצרת הטווח המתבטאת בתופעות כמו פסיליטציה ודפרסיה סינפטיות.

 בשריר השלד 
תעלות סידן תלויות מתח (CaVs) בשריר חשות את הדה-פולריזציה של פוטנציאלי הממברנה ובתגובה לגירוי חשמלי הן נפתחות וסידן נכנס לתא כמו בנוירונים.

לתעלת הסידן בשרירי השלד יש את אותו מבנה כמו כל לתעלות הסידן תלויות המתח בנוירון, עם ארבעה מתחמים היוצרים נקבובית וחישת מתח (VSDs) עם זאת, יש יוצא מן הכלל בולט אחד: הפעלתן על ידי פוטנציאלי פעולה של שרירי השלד אינה גורמת לזרימת סידן משמעותית לתאי שריר. במקום זאת, הפעלתן התלויה במתח מועברת ישירות לפתיחת תעלת שחרור הסידן ברשתית הסרקופלזמית. לכן, בשרירי השלד התעלות מתפקדות בעיקר כחיישן מתח לצימוד עירור-התכווצות (EC), אך לא כתעלת סידן. כלומר, הפעלת מנגנונים מכניים שמובילים להתכווצות.

 בשריר הלב 
תעלות סידן תלויות מתח משתפות בפוטציאל הפעולה בשריר הלב. שלב 2, הפלאטו נובע מכניסת סידן דרך תעלות תלויות מתח הנפתחות בתגובה לדפולריזציה. שלב המאריך את משך פוטנציאל הפעולה. זה חשוב לבקרה על התכווצות שריר הלב.

בנוסף, סידן הנכנס לתאים מתווך את צימוד עירור – התכווצות בדומה לשריר שלד.

 בשריר חלק 
בשריר חלק (smooth muscle), לתעלות סידן תלויות מתח תפקוד מרכזי בתהליך ההתכווצות. התעלות נפתחות בתגובה לשינוי במתח הממברנה (דה-פולריזציה), ומאפשרות ליוני סידן (Ca²⁺) לחדור לתא מהנוזל החוץ-תאי. כניסת הסידן מפעילה שרשרת אותות תוך-תאית, שבסופה מופעל האנזים (myosin light chain kinase) המביא לקשירה של מיוזין לאקטין וכתוצאה מכך חלה התכווצות.

התעלות העיקריות בשריר חלק. נפתחות לאט ונסגרות לאט, תלויות במתח ממברנה גבוה יחסית – סף הפעלה גבוה.

 בתאי גליה 
תעלות סידן תלויות מתח בתאי גליה

תעלות סידן תלויות מתח מתבטאות גם בתאים שאינם נוירונים כמו תאי גליה. התעלות מאפשרות ליוני סידן להיכנס לתא בתגובה לשינוי פוטנציאל הממברנה שם הוא משפיע על תהליכים תאיים רבים כמו ויסות רמות סידן תוך תאיות, התבטאות גנים והתפתחות רקמה. פתיחת תעלות סידן תלויות מתח גורמת לשינויים בגלי סידן תוך-תאיים, המשפיעים על שחרור חומרים מווסתים כמו גלוטמט, ATP ועוד.

 חסמי תעלות סידן תלויות מתח 
חוסמי תעלות סידן תלויות מתח משפיעות על תפקודן בסינפסה, השרירים ובגליה. הם משמשים במקרים רבים כתרופות.
 מערכת סוג תעלת סידן רעלנים/חוסמים סינפסה תעלת N-type (Cav2.2) ω-Conotoxin GVIA (רעלן מחלזונות ים) סינפסה תעלת P/Q-type (Cav2.1) ω-Agatoxin IVA (רעלן מעכב עכבישים) לב תעלת L-type (Cav1.2, Cav1.3) Verapamil, Nifedipine, Diltiazem (חוסמי תעלות סידן); Calcicludine (רעלן מנחש דנדרואספיס) שריר חלק תעלת L-type Nifedipine, Amlodipine (מרחיבי כלי דם) תאי גליה תעלות T-type (Cav3.x) Mibefradil (חוסם חלקי) תאי גליה תעלות L-type Nimodipine (משמש במצבים פתולוגיים) תאי גליה תעלות TRP, SOCE Ruthenium Red, SKF-96365 (מעכבים לא-ספציפיים)

 קישורים חיצוניים 

 הערות שוליים 

קטגוריה:אלקטרופיזיולוגיה
קטגוריה:תא
קטגוריה:חלבונים ממברנליים אינטגרליים