АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыМатериалы БРЭСпецпроектыСтать автором
Настроить видСменить языкИнформация
О РУВИКИ
Ответ на вопрос

Калиевые каналы

Pause

Калиевые каналы — самый распространённый тип ионных каналов. Обнаруживаются практически во всех клетках живых организмов[1]. Формируют калий-селективные ионные поры, которые обеспечивают ток ионов калия сквозь мембрану клетки. Контролируют множество разнообразных физиологических функций клетки[2][3].

Функция

Калиевые каналы транспортируют ионы калия в противоположную вектору градиента сторону. Скорость транспортировки может достигать скорости диффузии ионов калия в воде, при этом сохраняется высокий уровень избирательности (особенно это касается ионов натрия, несмотря лишь на небольшую разницу в радиусе обоих ионов). Биологическая роль этих каналов состоит в регуляции мембранного потенциала клеток. В возбуждаемых клетках, таких как нейроны, отложенный противоток ионов калия формирует потенциал действия.

Способствуя регуляции длительности потенциала действия в сердечной мышце, нарушение работы калиевых каналов может вызвать опасные для жизни аритмии. Калиевые каналы могут также участвовать в поддержании сосудистого тонуса.

Они также регулируют клеточные процессы, такие как секреция гормонов (например, выделение инсулина из бета-клеток поджелудочной железы), поэтому их нарушение может привести к заболеваниям (например, диабету)

Типы

Существует четыре главных класса калиевых каналов:

Классы калиевых каналов; функция и фармакология[4].
Класс Подкласс Функция Блокаторы Активаторы
Кальций-зависимые
6Т и 1P
  • активируется в ответ на повышение внутриклеточной концентрации кальция
  • 1-EBIO
  • NS309
  • CyPPA
Калиевые каналы внутреннего выпрямления
2T и 1P
  • секреция калия в восходящем колене петли Генле (нефрон)
  • Не селективно: Ba2+, Cs+
  • нет
  • опосредуют ингибиторные эффекты многих GPCR
  • агонисты GPCR
  • закрываются, когда высокая концентрация АТФ вызывает секрецию инсулина
Двупоровые калиевые каналы
4Т и 2P
Потенциал-зависимые
6T и 1P

Структура

undefined

Калий-селективный фильтр

undefined

[23]

Механизм селективности

Гидрофобная область

Центральная полость

Регуляция

undefined

Блокаторы

Бериотоксин,дендротоксин,тетраэтиламмоний

Мускариновый калиевый канал

Калиевые каналы в искусстве

undefined

Структура калиевого канала KcsA положена в основу скульптуры «Рождение Идеи» высотой 1,5 метра, созданной для лауреата Нобелевской премии Родерика Маккинона[24]. Работа содержит проволочный каркас, удерживающий выдутый из жёлтого стекла объект, который изображает основную полость канальной структуры.

См. также

Примечания

  1. ↑ Littleton J.T., Ganetzky B. Ion channels and synaptic organization: analysis of the Drosophila genome (англ.) // Neuron (журнал) : journal. — Cell Press, 2000. — Vol. 26, no. 1. — P. 35—43. — doi:10.1016/S0896-6273(00)81135-6. — PMID 10798390.
  2. ↑ Hille, Bertil. Chapter 5: Potassium Channels and Chloride Channels // Ion channels of excitable membranes (неопр.). — Sunderland, Mass: Sinauer, 2001. — С. 131—168. — ISBN 0-87893-321-2.
  3. ↑ Thomas M.; Jessell; Kandel, Eric R.; Schwartz, James H. Chapter 6: Ion Channels // Principles of Neural Science (неопр.). — 4th. — New York: McGraw-Hill Education, 2000. — С. 105—124. — ISBN 0-8385-7701-6.
  4. ↑ Rang, H. P. Pharmacology (неопр.). — Edinburgh: Churchill Livingstone, 2003. — С. 60. — ISBN 0-443-07145-4.
  5. ↑ Kobayashi T., Washiyama K., Ikeda K. Inhibition of G protein-activated inwardly rectifying K+ channels by ifenprodil (англ.) // Neuropsychopharmacology (журнал) : journal. — Nature Publishing Group, 2006. — Vol. 31, no. 3. — P. 516—524. — doi:10.1038/sj.npp.1300844. — PMID 16123769.
  6. ↑ 1 2 3 4 5 6 Enyedi P., Czirják G. Molecular background of leak K+ currents: two-pore domain potassium channels (англ.) // Physiological Reviews : journal. — 2010. — Vol. 90, no. 2. — P. 559—605. — doi:10.1152/physrev.00029.2009. — PMID 20393194.
  7. ↑ 1 2 3 4 5 6 Lotshaw D.P. Biophysical, pharmacological, and functional characteristics of cloned and native mammalian two-pore domain K+ channels (англ.) // Cell Biochemistry and Biophysics : journal. — 2007. — Vol. 47, no. 2. — P. 209—256. — doi:10.1007/s12013-007-0007-8. — PMID 17652773.
  8. ↑ Fink M., Lesage F., Duprat F., Heurteaux C., Reyes R., Fosset M., Lazdunski M. A neuronal two P domain K+ channel stimulated by arachidonic acid and polyunsaturated fatty acids (англ.) // The EMBO Journal : journal. — 1998. — Vol. 17, no. 12. — P. 3297—3308. — doi:10.1093/emboj/17.12.3297. — PMID 9628867. — PMC 1170668.
  9. ↑ Goldstein S.A., Bockenhauer D., O'Kelly I., Zilberberg N. Potassium leak channels and the KCNK family of two-P-domain subunits (англ.) // Nature Reviews Neuroscience : journal. — 2001. — Vol. 2, no. 3. — P. 175—184. — doi:10.1038/35058574. — PMID 11256078.
  10. ↑ Sano Y., Inamura K., Miyake A., Mochizuki S., Kitada C., Yokoi H., Nozawa K., Okada H., Matsushime H., Furuichi K. A novel two-pore domain K+ channel, TRESK, is localized in the spinal cord (англ.) // The Journal of Biological Chemistry : journal. — 2003. — Vol. 278, no. 30. — P. 27406—27412. — doi:10.1074/jbc.M206810200. — PMID 12754259.
  11. ↑ Czirják G., Tóth Z.E., Enyedi P. The two-pore domain K+ channel, TRESK, is activated by the cytoplasmic calcium signal through calcineurin (англ.) // The Journal of Biological Chemistry : journal. — 2004. — Vol. 279, no. 18. — P. 18550—18558. — doi:10.1074/jbc.M312229200. — PMID 14981085.
  12. ↑ Kindler C.H., Yost C.S., Gray A.T. Local anesthetic inhibition of baseline potassium channels with two pore domains in tandem (англ.) // Anesthesiology (журнал) : journal. — Lippincott Williams & Wilkins, 1999. — Vol. 90, no. 4. — P. 1092—1102. — doi:10.1097/00000542-199904000-00024. — PMID 10201682.
  13. ↑ 1 2 3 Meadows H.J., Randall A.D. Functional characterisation of human TASK-3, an acid-sensitive two-pore domain potassium channel (англ.) // Neuropharmacology : journal. — 2001. — Vol. 40, no. 4. — P. 551—559. — doi:10.1016/S0028-3908(00)00189-1. — PMID 11249964.
  14. ↑ Kindler C.H., Paul M., Zou H., Liu C., Winegar B.D., Gray A.T., Yost C.S. Amide local anesthetics potently inhibit the human tandem pore domain background K+ channel TASK-2 (KCNK5) (англ.) // Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics : journal. — 2003. — Vol. 306, no. 1. — P. 84—92. — doi:10.1124/jpet.103.049809. — PMID 12660311.
  15. ↑ Punke M.A., Licher T., Pongs O., Friederich P. Inhibition of human TREK-1 channels by bupivacaine (неопр.) // Anesthesia anf Analgesia. — 2003. — Т. 96, № 6. — С. 1665—1673. — doi:10.1213/01.ANE.0000062524.90936.1F. — PMID 12760993.
  16. ↑ Lesage F., Guillemare E., Fink M., Duprat F., Lazdunski M., Romey G., Barhanin J. TWIK-1, a ubiquitous human weakly inward rectifying K+ channel with a novel structure (англ.) // The EMBO Journal : journal. — 1996. — Vol. 15, no. 5. — P. 1004—1011. — PMID 8605869. — PMC 449995.
  17. ↑ Duprat F., Lesage F., Fink M., Reyes R., Heurteaux C., Lazdunski M. TASK, a human background K+ channel to sense external pH variations near physiological pH (англ.) // The EMBO Journal : journal. — 1997. — Vol. 16, no. 17. — P. 5464—5471. — doi:10.1093/emboj/16.17.5464. — PMID 9312005. — PMC 1170177.
  18. ↑ Reyes R., Duprat F., Lesage F., Fink M., Salinas M., Farman N., Lazdunski M. Cloning and expression of a novel pH-sensitive two pore domain K+ channel from human kidney (англ.) // The Journal of Biological Chemistry : journal. — 1998. — Vol. 273, no. 47. — P. 30863—30869. — doi:10.1074/jbc.273.47.30863. — PMID 9812978.
  19. ↑ Meadows H.J., Benham C.D., Cairns W., Gloger I., Jennings C., Medhurst A.D., Murdock P., Chapman C.G. Cloning, localisation and functional expression of the human orthologue of the TREK-1 potassium channel (англ.) // Pflügers Archiv: European Journal of Physiology : journal. — 2000. — Vol. 439, no. 6. — P. 714—722. — doi:10.1007/s004240050997. — PMID 10784345.
  20. ↑ Patel A.J., Honoré E., Lesage F., Fink M., Romey G., Lazdunski M. Inhalational anesthetics activate two-pore-domain background K+ channels (англ.) // Nature Neuroscience : journal. — 1999. — Vol. 2, no. 5. — P. 422—426. — doi:10.1038/8084. — PMID 10321245.
  21. ↑ Gray A.T., Zhao B.B., Kindler C.H., Winegar B.D., Mazurek M.J., Xu J., Chavez R.A., Forsayeth J.R., Yost C.S. Volatile anesthetics activate the human tandem pore domain baseline K+ channel KCNK5 (англ.) // Anesthesiology (журнал) : journal. — Lippincott Williams & Wilkins, 2000. — Vol. 92, no. 6. — P. 1722—1730. — doi:10.1097/00000542-200006000-00032. — PMID 10839924.
  22. ↑ Rogawski M.A., Bazil C.W. New Molecular Targets for Antiepileptic Drugs: α2δ, SV2A, and Kv7/KCNQ/M Potassium Channels (англ.) // Current Neurology and Neuroscience Reports : journal. — 2008. — July (vol. 8, no. 4). — P. 345—352. — doi:10.1007/s11910-008-0053-7. — PMID 18590620. — PMC 2587091.
  23. ↑ Zhou Y., Morais-Cabral J.H., Kaufman A., MacKinnon R. Chemistry of ion coordination and hydration revealed by a K+ channel-Fab complex at 2.0 Â resolution (англ.) // Nature : journal. — 2001. — Vol. 414, no. 6859. — P. 43—8. — doi:10.1038/35102009. — PMID 11689936.
  24. ↑ Ball, Philip. The crucible: Art inspired by science should be more than just a pretty picture (англ.) // Chemistry World : magazine. — 2008. — March (vol. 5, no. 3). — P. 42—43. Архивировано 20 июня 2013 года.

Ссылки

Дополнительно по теме

Категории

Pause