Ionski kanal

[thumb|upright=1.3|Dijagram ionskog  kanala:  **1** – Kanalski [proteinski domen|domeni (tipski: četiri po kanalu), **2** – vanjsko predvorje, **3** – filter za selektivnost, **4** – promjer filtra za selektivnost, **5** – fosforilacija mjesta , **6** – ćelijska membrana.]]
**Ionske kanale** formiraju porski membranski proteini koji omogućavaju ionima prolaz kroz pore kanala. Njihove funkcije uključuju uspostavljanje potencijal membrane u mirovanju, oblikovanje akcijskog potencijala i drugih električnih signala, pomoću izlaza za protok iona kroz ćelijsku membranu, kontrolirajući protok iona putem sekrecijskih i epitelnih ćelija i reguliranje volumena ćelija. Ionski kanali su prisutni u membranama svih ćelija. Ovi kanali su jedna od dvije klase ionofornih proteina, a druga su ionski transporteri.

Proučavanje ionskih kanala često uključuje više naučnih oblasti, kao što su biofizika, elektrofiziologija i farmakologija, dok se koriste tehnike  naponska spona, stezna spona, imunohistohemija, rendgenska kristalografija, fluoroskopija i RT-PCR. Njihova klasifikacija kao molekula naziva se kanalomika.

## Osnovna obilježja
[thumb|Filter za selektivnost, koji omogućava samo prolaz iona kalija kroz [kalijev kanal (PDB: 1K4C).]]
Dva obilježavajuća svojstva  ionskih kanala ih razlikuju od ostalih vrsta proteina ionskih transportera
# Stopa brzine transporta iona kroz kanal je vrlo visoka (često 106  iona u sekundi ili veća).
#Ioni prolaze kroz kanale niz svoj elektrohemijski gradijent, što je funkcija koncentracije iona i membranskog potencijala, "nizbrdo", bez unosa (ili pomoći) metaboličke energije (npr. ATP, mehanizmi kotransporta ili  aktivnog transporta). Ionski kanali nalaze se unutar membrana svih podražaljivih ćelija Za većinu naponski usmjerenih ionskih kanala podjedinica (e) koja formira pore naziva se α podjedinica, dok se pomoćne podjedinice označavaju kao β, γ i tako dalje.

## Biološka uloga 
Budući da su kanali u osnovi nervnog impulsa i jer kanali "aktivirani predajnikom" posreduju u provođenju kroz sinapse, kanali su posebno istaknute komponente nervnog sistema. Zapravo, brojni toksini koji su  evoluirali radi isključivanja nervnog sistema grabljivica i plijena (npr. otrovi koje proizvode pauci, škorpije, zmije, ribe, pčele, morski puževi i drugi) djeluju moduliranjem vodljivosti ionskog kanala i / ili njihove  kinetike. Pored toga, ionski kanali su ključne komponente u širokom spektru bioloških procesa koji uključuju brze promjene u ćelijama, kao što su srčane, skeletne i glatkomišićne kontrakcije, epitelni transport hranljivih sastojaka i iona, aktivacija T-ćelija i oslobađanje insulina iz beta-ćelija pankreasa, Ionski kanali su česta meta u potrazi za novim lijekovima.

## Detaljna struktura 
Kanali se razlikuju u odnosu na ion koji propuštaju (naprimjer, Na+, K+, Cl–), kao i načine na koje se mogu regulirati, broj podjedinica od kojih su sastavljeni i druge aspekte strukture. Kanali koji pripadaju najvećoj klasi, koja uključuje naponski ograničene kanale koji su u osnovi nervnog impulsa, sastoje se od četiri podjedinice, sa po šest transmembranskih heliksa. Pri aktivaciji, ove spiralne kretnje se otvaraju, čim otvaraju i pore. Dvije od ovih šest spirala odvojene su petljom koja poravnava pore i primarna je odrednica selektivnosti i provodljivosti iona u ovoj klasi kanala i nekim drugim. Postojanje i mehanizam selektivnosti iona prvi su postulirali Bertil Hille i Clay Armstrong, krajem 1960-ih.

Ideja ionske selektivnosti za kalijeve kanale bila je da karbonilni kisici proteinskih okosnica "selektivnog filtra" (termin uveo Bertil Hille) mogu efikasno zamijeniti molekule vode koje normalno štite kalijeve ione, ali da se ioni natrija, bili manji i ne, mogu potpuno dehidrirati da omoguće takvu zaštitu, pa stoga nisu mogli proći. Ovaj mehanizam je konačno potvrđen kada je razjašnjena prva struktura ionskog kanala. Kao model za proučavanje permeabilnosti i selektivnosti ionskih kanala u Mackinnonovoj laboratoriji korišten je bakterijski kalijev kanal *KcsA*, koji se sastoji samo od filtera za selektivnost, "P" petlje i dva transmembranska vijka. Određivanje molekularne strukture KcsA izveo je Roderick MacKinnon pomoću kristalografije X-zraka i osvojio dio Nobelove nagrade za hemiju, u 2003.

Zbog njihove male veličine i poteškoća u kristalizaciji integralnih membranskih proteina za rendgensku analizu, tek su nedavno naučnici uspjeli izravno ispitati kako "kanali izgledaju". Pogotovo u slučajevima kada je kristalografija zahtijevala uklanjanje kanala s membrana deterdžentom, mnogi istraživači smatraju da su slike koje su dobijene okvirne. Primjer je dugo očekivana kristalna struktura naponskog kalijevog kanala, koja je objavljena u maju 2003. Jedna neizbježna dvosmislenost oko ovih struktura odnosi se na snažne dokaze da kanali mijenjaju konformaciju dok djeluju (naprimjer, otvaraju se i zatvaraju), tako da bi struktura u kristalu mogla predstavljati bilo koje od ovih operativnih stanja. Većinu onoga što su istraživači do sada zaključili o radu kanala utvrdili su putem metoda elektrofiziologije, biohemije, poređenja genskih sekvenci i mutageneze.

Kanali mogu imati pojedinačne (CLIC) do višestruke transmembranske (K-kanale, P2X-receptore, Na-kanale) domene koji se protežu kroz plazmatsku membranu da bi stvorili pore. Pore može odrediti selektivnost kanala. Ulazi se mogu formirati unutar ili izvan područja pora.

## Farmakologija 
Hemijske supstance mogu modulirati aktivnost ionskih kanala, naprimjer tako što ih blokiraju ili aktiviraju.

### Blokatori ionskih kanala 
Raznovrsni blokatori jonskih kanala (anorganske i organske molekule) mogu modulirati aktivnost i provodljivost ionskih kanala.
Neki od najčešće korištenih blokatora uključuju:

* Tetrodotoksin (TTX), za odbranu koriste neke vrste riba i  daždevnjaka. Blokira natrijeve kanale.
* Saksitoksin proizvodi dinoflagelat poznat i kao "crvena plima". Blokira natrijeve kanale ovisne o naponu.
* Conotoksin korista puževi u konusu za lov na plijen.
* Lidokain i Novokain pripadaju klasi lokalnih anestetika koji blokiraju natrijeve ionske kanale.
* Dendrotoksin proizvodi zmija  mamba i blokira kalijeve kanale.
* Iberiotoksin proizvodi * Buthus tamulus * (istočnoindijski škorpion) i blokira kalijeve kanale.
* Heteropodatoksin proizvodi * Heteropoda venatoria * (smeđi pauk lovac ili laja) i blokira kalijeve kanale.

### Aktivatori ionskih kanala 
Poznato je nekoliko spojeva koji pospješuju otvaranje ili aktiviranje određenih ionskih kanala. Klasificirani su prema kanalu na kojem djeluju:
* Otvarač kalcijevih kanala, kao što je Bay K8644;
* Hloridni otvarač kanala, kao što je fenantrolin;
* Otvarač kalijevih kanala, kao što je minoksidil;
* Otvarač natrijevih kanala, kao što je DDT.

## Također pogledajte 
* Alfa-heliks
* Porodica ionskih kanala kako je definirano u Pfam i InterPro
* Ki baza podataka
* Lipidni dvosloj
* Neurotoksin
* Pasivni transport
* Sintetski ionski kanali
* Transmembranski receptor

## Reference 
## Vanjski linkovi
* 
* 
* 

Kategorija:Ćelijska komunikacija
Kategorija:Elektrofiziologija
Kategorija:Integralni membranski proteini
Ionski kanali
Kategorija:Neurohemija
Kategorija:Proteinske porodice