ナトリウムチャネル
電位依存性ナトリウムチャネルは、現存する生物種の中で最も動物に近縁な単細胞生物であるとされる襟鞭毛虫のメンバーにも存在する。このことから、ナトリウムチャネルは動物界で中核的な役割を果たす多くのタンパク質の1つであるものの、多細胞性を獲得する以前に進化したものであると考えられる。4つのドメインからなる動物型の電位依存性ナトリウムチャネルは、単一サブユニットからなるイオンチャネル、おそらくカリウムイオンを透過するチャネルから、2度の重複を経て進化したと考えられる。このモデルは4つのドメインのうちIとIII、IIとIVの類似性がより高いことから支持され、1度目の重複によって誕生した2ドメインからなる中間体は2つのドメイン間に十分な差異が生じるほど長期間存在したことが示唆される。2度目の重複の結果、2つの類似したセットからなる4ドメインのチャネルが形成された。この4ドメインからなるチャネルは主にカルシウムを透過するものであったと考えられており、ナトリウムに対する選択性はその後に細菌型ナトリウムチャネルとは独立して獲得されたと考えられている。無脊椎動物からの多様化の後、脊椎動物の系統では2度の全ゲノム重複によって4つのナトリウムチャネルの遺伝子パラログが生じ、それらのすべてが保存されている。真骨類と四肢動物の分化の後、真骨類では3度目の全ゲノム重複が生じたようであり、現代の魚類の多くは8つのナトリウムチャネルのパラログを発現している。現代の哺乳類の10個のパラログは、四肢動物の共通祖先に存在した4つのパラログのうちの2つが平行型または入れ子型の遺伝子重複を繰り返した結果生じたと考えられている。
電位依存性ナトリウムチャネルは活動電位に重要な役割を果たす。細胞膜電位に変化が生じたときに十分な数のチャネルが開くと、少数ではあるものの大きな影響を与えるだけの量のNaが電気化学勾配に従って細胞内に流入し、細胞をさらに脱分極させる。そのため、細胞膜の特定の領域に局在しているナトリウムチャネルが多いほど、その領域では活動電位は速く伝播し、より興奮しやすくなる。これはポジティブフィードバックの一例である。ナトリウムチャネルには閉じた不活性状態が存在するため不応期が生じるが、このことは活動電位が軸索を下って伝播していくために重要である。
ナトリウムチャネルはカリウムチャネルよりも迅速に開閉を行うため、活動電位の開始段階では正電荷(Na)の流入が起こり、終盤では正電荷(K)の流出が起こる。
一方、リガンド依存性ナトリウムチャネルでは、リガンドの結合に応答して膜電位変化が一から作り出される。
チャネルのゲートの調節機能に加えて、ナトリウムイオンのβサブユニットはチャネルの発現の調節や、アンキリンやスペクトリンを介した細胞骨格との連結の形成も行う。電位依存性ナトリウムチャネルは、FHF(FGF相同因子)、カルモジュリン、細胞骨格やその調節キナーゼなど、さまざまな他のタンパク質と複合体を形成し、チャネルの発現や機能に影響を与える。βサブユニットの一部は細胞外マトリックスの分子とも相互作用する。F3やF11の名でも知られるコンタクチンは、β1と結合することが共免疫沈降によって示されている。テネイシンCとテネイシンRのフィブロネクチン様リピートはβ2に結合するが、上皮成長因子(EGF)様リピートはβ2と反発する。ADAM10はβ2の細胞外ドメインを切断し、おそらく神経突起の伸長を誘導する。β3とβ1は、成長中の神経細胞のランヴィエ絞輪のニューロファシン(英語版)に結合する。