Naponski ovisni ionski kanal

**Ionski kanali sa ograničenim naponom** su klasa transmembranskih proteina koji formiraju ionske kanale koji se aktiviraju promjenama u električnom membranskom potencijalu u blizini kanala. Membranski potencijal mijenja konformaciju proteina kanala, regulirajući njihovo otvaranje i zatvaranje. Ćelijske membrane su općenito nepropusne za ione, tako da moraju difundirati kroz membranu preko transmembranskih proteinskih kanala. Oni imaju ključnu ulogu u ekscitabilnim ćelijama kao što su neuronsko i mišićno tkivo, omogućavajući brzu i koordiniranu depolarizaciju kao odgovor na pokretanje promjene napona. Pronađeni duž aksona i na sinapsama, ionski kanali vođeni naponom usmjereno šire električne signale. Naponski vođeni ionski kanali su obično ionski specifični, a identifikovani su ionski kanali specifični za natrij (Na+), kalij (K+), kalcij (Ca2+) i hloride (Cl−). Otvaranje i zatvaranje kanala se pokreće promjenom koncentracije iona, a time i gradijenta naboja, između strana ćelijske membrane.
 
## Struktura
Naponski vođeni ionski kanali se općenito sastoje od nekoliko podjedinica raspoređenih na takav način da postoji centralna pora kroz koju ioni mogu putovati niz svoje elektrohemijske gradijente. Kanali su obično specifični za ione, iako ioni slične veličine i naboja ponekad mogu putovati kroz njih. Funkcionalnost naponski vođenih ionskih kanala pripisuje se njihovim trima glavnim diskretnim jedinicama: senzoru napona, pori ili provodnom putu i ulazu. Na+, K+ i Ca2+ kanali sastoje se od po četiri transmembranska domena raspoređena oko centralne pore; ova četiri domena su dio jedne α-podjedinice u slučaju većine Na+ i Ca2+ kanala, dok postoje četiri α-podjedinice, od kojih svaka doprinosi jednom transmembranskom domenu, u većini K+ kanala. Segmenti koji protežu membranu, označeni kao S1-S6, svi imaju oblik alfa-heliksa sa specijalizovanim funkcijama. Peti i šesti transmembranski segment (S5 i S6) i petlja pora imaju glavnu ulogu ionske provodljivosti, čineći kapiju/ulaz i pore kanala, dok S1-S4 služe kao područje osjetljivosti na napon. Četiri podjedinice mogu biti identične ili različite jedna od druge. Pored četiri centralne α-podjedinice, postoje i regulacijske β-podjedinice, sa aktivnošću oksidoreduktaza, koje se nalaze na unutrašnjoj površini ćelijske membrane i ne prelaze kroz membranu, a koje su spojene sa α-podjedinicom u endoplazmatskom retikulumu.

## Mehanizam
Kristalografska studija strukture kalijevog kanala pokazala je da, kada se potencijalna razlika unese preko membrane, povezano električno polje izaziva konformacijsku promjenu u kalijevom kanalu. Konformacijska promjena iskrivljuje oblik proteina kanala u dovoljnoj mjeri tako da se šupljina, ili kanal, otvara kako bi se omogućio priliv ili efluks kroz membranu. Ovo kretanje iona niz njihove koncentracijske gradijente potom stvara električnu struju dovoljnu da depolarizira ćelijsku membranu.
 
Naponski-vođeni natrijevi i kalcijski kanali se sastoje od jednog polipeptida sa četiri homologna domena. Svaki domen sadrži po 6 membrana koje se protežu od alfa-heliksa. Jedna od ovih spirala, S4, je heliks koji osjeti napon. S4 segment sadrži mnogo pozitivnih naboja tako da visoki pozitivni naboj izvan ćelije odbija spiralu, održavajući kanal u zatvorenom stanju.
 
Općenito, dio ionskog kanala koji osjeća napon odgovoran je za detekciju promjena u transmembranskom potencijalu koje pokreću otvaranje ili zatvaranje kanala. Općenito se smatra da S1-4 alfa-heliksi služe ovoj ulozi. U kalijevim i natrijevim kanalima, S4 heliksi koji se bave naponom sadrže pozitivno nabijene ostatke lizina ili arginina u ponavljanim motivima.
 
Kretanje naponskog senzora pokreće konformacijsku promjenu ulaza provodnog puta, kontrolirajući protok iona kroz kanal. Genetičkoinženjerstveno uvedene regije lopatice od vrsta nastanjenih u vulkanskim Archaebacteria u kalijeve kanale pacovskog mozga rezultira potpuno funkcionalnim ionskim kanalom, sve dok se cijelo netaknuto veslo zamijeni.
 
Iako se ionski kanali koji se regulišu naponom obično aktiviraju membranom depolarizacija, neki kanali, kao što sun kanali ispravljača kalijevih ionskih kanala ka unutrašnjosti, se umjesto toga aktiviraju hiperpolarizacijom.
 
Smatra se da je kapija/ulaz povezan(a) sa naponskim područjima kanala i čini se da sadrži mehaničku prepreku ionskom toku. Dok je domen S6 dogovoren kao segment koji djeluje kao ova opstrukcija, njegov tačan mehanizam nije poznat. Moguća objašnjenja uključuju: segment S6 čini pokret poput škara, omogućavajući ionima da prolaze, segment S6 se lomi na dva dijela, omogućavajući prolazak iona kroz kanal, ili sam S6 kanal služi kao kapija. Mehanizam po kojem pomicanje segmenta S4 utiče na segment S6 je još uvijek nepoznat, međutim teoretizira se da postoji S4-S5 linker čije kretanje omogućava otvaranje S6. Ova kapija je modelirana kao lopta vezana za fleksibilni lanac. Tokom inaktivacije, lanac se sam savija i lopta blokira protok iona kroz kanal. Brza inaktivacija je direktno povezana s aktivacijom uzrokovanom intramembranskim pokretima S4 segmenata, iako je mehanizam koji povezuje kretanje S4 i zahvatanje kapije za inaktivaciju nepoznat.

## Različiti tipovi
===Natrijevi  (Na+) kanali===
 
Natrijski kanali imaju slična funkcionalna svojstva u mnogim različitim tipovima ćelija. Dok je identificirano deset ljudskih gena koji kodiraju natrijeve kanale, njihova funkcija je obično konzervirana između vrsta i različitih tipova ćelija.

## Filogenetika 
Filogenetička istraživanja proteina eksprimiranih u bakterijama otkrila su postojanje natporodice naponskih natrijskih kanala. Naknadne studije su pokazale da su različiti drugi ionski kanali i transporteri filogenetski povezani sa naponskim ionskim kanalima, uključujući unutrašnji ispravljački K+ kanali, rijanodin-inozitol 1,4,5-trifosfatni receptor Ca2+ kanala, prolaznoreceptorski potencijalni Ca2+ kanali, policistinski kationski kanali, glutamat ovisni ionski kanali, kalcij-ovisni hloridni kanali, monovalentni kation:protonski antiporteri, tip 1, i transporteri kalija.
 
## Također pogledajte
* Kalijski kanal
* Kateholaminergijska polimorfna komorska tahikardija
 
## Reference 
## Vanjski linkovi
*IUPHAR-DB Voltage-gated ion channel subunits 
*The IUPHAR Compendium of Voltage-gated Ion Channels 2005 
* 
 

Kategorija:Ionski kanali
Kategorija:Elektrofiziologija
Kategorija:Integralni membranski proteini