Низькопорогові кальцієві канали

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Низькопорогові кальцієві канали (англ. Low Voltage Activated або T-type calcium channels) - потенціалзалежні іонні канали, що генерують вхідний кальцієвий струм, активуючись при невеликих негативних значеннях мембранного потенціалу (між -60 та -40 мВ). Струм через НПКК характеризується маленькою (англ. tiny) провідністю та швидкоплинною (англ. transient) формою. Тому ці канали ще називають кальцієвими каналами Т-типу.

Класифікація та номенклатура[ред.ред. код]

До НПКК належать три представники, які відрізняються один від одного особливостями головної пороформуючої субодиниці: Саν3.1, Саν3.2 та Саν3.3. Cav3 - спільна назва всіх НПКК (Са - головний іон, що проходить через канал; v - від англ. voltage, що означає потенціалозалежність; 3 - третя група серед потенціалзалежних кальцієвих каналів).

Молекулярна структура[ред.ред. код]

Канали Т-типу складаються лише з порформувальної субодиниці α1. Додаткових субодиниць для свого функціонування вони не потребують. Субодиниця α1 - достатньо велика (>200 кДа) білкова молекула, що складається з чотирьох повторів – мотивів (І, ІІ, ІІІ та ІV). Кожен мотив має 6 трасмембранних сегментів (S1-S6). Між сегментами S5 та S6 знаходиться петля, що формує пору (pore-forming loop – Р), з якої утворюється іонселективний фільтр. Сегмент S4 є сенсором потенціалу, має в своєму складі залишки амінокислот аргініну та лізину, що надають йому позитивний заряд. Відмінності між підтипами каналів Т-типу полягають у різноманітності їх порформувальних субодиниць. Відповідно для підтипу Саν3.1 – це субодиниця α1G (ген, що її кодує САСNA1G), підтипу Саν3.2 - α1H (ген САСNA1Н), та Саν3.3 – α1I (ген САСNA1І).

Електричні властивості[ред.ред. код]

Низькопорогові канали активуються за невеликих негативних значень мембранного потенціалу (між -60 та -40 мВ) і швидко інактивуються. Струм через НПКК характеризується маленькою (англ. tiny) провідністю та швидкоплинною (англ. transient) формою.

За кінетичними властивостями кальцієві струми Т типу ділять на «швидкі» (Саν3.1, Саν3.2) та «повільні» (Саν3.3). У «швидких» постійна часу активації становить кілька мс, інактивації – десятки мс, а у «повільних» активаційна – десятки мс, постійна часу інактивації може досягати сотень мс.

Активація Т-каналів відбувається за умови попередньої гіперполяризації клітини. Вважається, що попередня гіперполяризація нейрона нижче -70 мВ виводить НПКК з інактивації.

Діяльність таких НПКК разом з деякими іншими каналами призводить до генерації низькопорогових спайків (НПС), що є основою пейсмекерної та ритмічної активності клітин[1]. Гіперполяризація зумовлює появу Іh-струму, створеного неселективними катіонними каналами, активованими гіперполяризацією. Іh-струм деполяризує мембрану до такого рівня потенціалу, при якому активуются НПКК і виникає низькопороговий спайк. На вершині спайку, внаслідок подальшої деполяризації мембрани і досягнення порогового потенціалу активуються потенціалзалежні натрієві канали (генерується пачка швидких ПД). Далі активуються Са2+-залежні калієві канали. Струми через них зумовлюють гіперполяризацію мембрани і повернення потенціалу до рівня, необхідного для активації Іh-струму. Далі події повторюються.

Фізіологічні функції[ред.ред. код]

Канали Т-типу представлені у різних ділянках нервової системи (найбільш високу їх концентрацію виявлено у таламусі та сенсорних нейронах), вони знайдені у таламокортикальних нейронах перемикальних та ретикулярних ядер таламуса, а також у корі головного мозку. Окрім нервової системи Т-канали розповсюджені й у інших тканинах: серцевому м’язі, нирках, гладеньких м’язах, печінці, наднирникових залозах, сітківці ока, яєчках[2]. Є відомості, що НПКК переважно експресуються в тканинах на ембріональних та ранніх постанатальних стадіях розвитку [3]. Це наводить на думку про роль Т-каналів у диференціації та проліферації.

Завдяки тому, що НПКК здатні активуватись при потенціалах близьких до потенціалу спокою, вони відіграють важливу роль у генерації спонтанної ритмічної активності так званих ендогенних пейсмекерних (beaters) та залпових клітин (bursters)[4].

Низькопорогові кальцієві канали безхребетних[ред.ред. код]

Вперше низькопороговий кальцієвий струм у нейронах молюсків роду Helix було виміряно київськими біофізиками з Інституту фізіології АН УРСР 1989 року.[5] Першого представника підродини було виділено і досліджено канадськими науковцями у 2010 році.[6] Безхребетні мають лише один ген низькопорогового кальцієвого каналу, що має ортологи у більшості типів Metazoa, включаючи Trichoplax і кишковопорожнинних. Пізніше було встановлено, що на відміну від білків хребетних цей канал має меншу кальцієву селективність, а його серцевий сплайс-варіант значно ефективніше пропускає натрій, аніж кальцій.[7]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Perez Reyes E. Molecular physiology of low voltage activated T-type calcium channels // Physiol. Rev. — 2003. — V. 83. — P. 117–161.
  2. Perez Reyes E. Molecular physiology of low voltage activated T-type calcium channels // Physiol. Rev. — 2003. — V. 83. — P. 117–161.
  3. Костюк П.Г. Низькопорогові потенціалкеровані кальцієві канали – властивості та функції / П.Г. Костюк // Фізіол. журн. — 1999. — Т. 45, N 4. — С. 8-19.
  4. Кэндел Э. Клеточные основы поведения / Кэндел Э. – М. :Миp, 1980. – С. 203-205.
  5. Lozinskaia, I. M., IaM Shuba  // Neirofiziologiia/Neurophysiology, 21 (1988) С. 127-12.
  6. Senatore, A.; Spafford, J. D. (2010). «Transient and Big Are Key Features of an Invertebrate T-type Channel (LCav3) from the Central Nervous System of Lymnaea stagnalis». Journal of Biological Chemistry 285 (10). с. 7447–7458. doi:10.1074/jbc.M109.090753. ISSN 0021-9258. 
  7. Senatore, A.; Guan, W.; Boone, A. N.; Spafford, J. D. (2014). «T-type Channels Become Highly Permeable to Sodium Ions Using an Alternative Extracellular Turret Region (S5-P) Outside the Selectivity Filter». Journal of Biological Chemistry 289 (17). с. 11952–11969. doi:10.1074/jbc.M114.551473. ISSN 0021-9258. 

Джерела[ред.ред. код]