معلومة

القنوات الأيونية المؤينة

القنوات الأيونية المؤينة


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد سمعت اليوم لأول مرة عن القنوات الأيونية الموصلة بالكالسيوم ولكن أجد صعوبة في الحصول على فكرة عن كيفية عملها ، ومكان وجودها ، والدور الذي تلعبه.

أفترض أن القنوات الأيونية ذات البوابات بالكالسيوم هي مجرد شكل خاص من القنوات الأيونية المؤينة ، والتي ستكون مجموعة رابعة من القنوات الأيونية بجوار قنوات أيون الجهد ، والدهون ، وبوابات الترابط (مع كون الروابط بعض الجزيئات الأكبر) . ولكن على القنوات الأيونية ذات البوابات الأيونية ، يمكن العثور على القليل على الإنترنت.

إحدى الأوراق المحددة التي تذكر القنوات الأيونية المؤينة هي هذه (علم الأعصاب التجريبي ، 2001)

إحدى الأوراق البحثية التي تذكر القنوات الأيونية الموصلة بالكالسيوم هي هذه (مجلة نيو إنجلاند الطبية ، 2015)

أين أجد مقدمة عامة عن القنوات الأيونية المؤينة - إن وجدت؟


إن العائلات الرئيسية للقنوات الموصلة بالكالسيوم التي أعرفها هي قنوات البوتاسيوم الموصلة بالكالسيوم ومستقبلات الريانودين الداخلية المشاركة في إطلاق الكالسيوم الناجم عن الكالسيوم - يمكنك البدء من مقالات ويكيبيديا المرتبطة.

لن أجعل هذه فئة رابعة حقًا ، يجب اعتبارها إما قنوات ذات بوابات جهد يتم تعديلها بواسطة الكالسيوم داخل الخلايا ، أو كقنوات ذات بوابات ترابطية - تصادف أن تكون الرابطة عبارة عن أيون الكالسيوم.

لا تتأثر بعض القنوات في هذه الفئة بالكالسيوم بشكل مباشر ولكن عبر كالمودولين ، وهو وسيط شائع للتأثيرات داخل الخلايا التي يحركها الكالسيوم.


القنوات الأيونية

القنوات الأيونية عبارة عن معقدات بروتينية مكونة للمسام تسهل تدفق الأيونات عبر النواة الكارهة للماء لأغشية الخلايا. وهي موجودة في غشاء البلازما وأغشية العضيات داخل الخلايا لجميع الخلايا ، وتؤدي وظائف فسيولوجية أساسية بما في ذلك إنشاء وتشكيل الإشارات الكهربائية التي تكمن وراء تقلص / استرخاء العضلات ونقل الإشارات العصبية ، وإطلاق الناقل العصبي ، والإدراك ، وإفراز الهرمونات ، والتنقل الحسي والمحافظة عليه توازن الكهارل وضغط الدم. عادة ما يتم تصنيفها عن طريق البوابة ، أي الحافز الذي "يفتح" القناة ، سواء كانت محفزات كيميائية أو ميكانيكية.

معظم قنوات Na + ، و K + ، و Ca 2+ ، وبعض قنوات Cl تكون مبوبة بالجهد ، بينما البعض الآخر (مثل بعض قنوات K + و Cl ، وقنوات TRP ، مستقبلات ريانودين و IP3 مستقبلات) غير حساسة نسبيًا للجهد الكهربي ومحاطة بالبوابات بواسطة رسل ثانٍ ووسطاء آخرين داخل الخلايا و / أو خارج الخلية.

العديد من القنوات الأيونية (على سبيل المثال. K +، Na +، Ca 2+، HCN و TRP القنوات) تشترك في العديد من أوجه التشابه البنيوية التي تشير إلى أنها تطورت من سلف مشترك. يمكن تصنيف هذه المجموعة من القنوات الأيونية معًا على أنها "قناة أيون شبيهة بالجهد (VGL) تشانوم" (شكل 1).

شكل 1. تمثيل علاقات تسلسل الأحماض الأمينية لمناطق المسام الدنيا لعائلة القناة الأيونية ذات الجهد الكهربائي. تسلط هذه النظرة العالمية للأعضاء الـ 143 من جينات القناة الأيونية ذات الصلة هيكليًا الضوء على سبع مجموعات من عائلات القنوات الأيونية وطبولوجيا الأغشية الخاصة بهم. أربع قنوات المجال (Caالخامس و ناالخامس) على شكل فروع زرقاء ، وتظهر القنوات الانتقائية للبوتاسيوم كأفرع حمراء ، وتظهر قنوات النوكليوتيدات الحلقية كأفرع أرجوانية ، وإمكانات المستقبل العابر (TRP) والقنوات ذات الصلة تظهر كفروع خضراء. تفصل ألوان الخلفية بروتينات القناة الأيونية إلى مجموعات ذات صلة: أزرق فاتح ، Caالخامس و ناالخامس الضوء الأخضر ، قنوات TRP الضوء الأحمر ، قنوات البوتاسيوم ، باستثناء K.الخامس10-12 ، التي لها مجال ربط النوكليوتيدات الحلقية وترتبط ارتباطًا وثيقًا بقنوات CNG و HCN ذات اللون البرتقالي الفاتح ، Kالخامس10-12 قناة وقنوات CNG و HCN مُعدَّلة بالنيوكليوتيدات الحلقية (من Yu and Catterall ، 2004)

القنوات الأيونية الأخرى ، مثل قنوات Cl, أكوابورينات و كونيكسينس، تطورت بشكل منفصل وتمتلك خصائص هيكلية مختلفة تمامًا لقنوات VGL.

تسبب العيوب في وظيفة القناة الأيونية مجموعة واسعة من الاضطرابات تسمى "اعتلالات القناة" والتي تشمل الحالات الناتجة عن الطفرات في القنوات الأيونية (على سبيل المثال تمت مراجعة التليف الكيسي ، ومتلازمة QT الطويلة ، ومتلازمة QT القصيرة - أمراض القنوات الأيونية الموروثة من قبل Lieve and Wilde (2015) والأمراض المكتسبة الناجمة عن هجوم المناعة الذاتية على القنوات الأيونية (على سبيل المثال. تمت مراجعة الوهن العضلي الشديد وربما التصلب المتعدد- المناعة الذاتية واعتلال القنوات بواسطة RamaKrishnan و Sankaranarayanan (2016)).

تعد مُعدِّلات القنوات الأيونية فئة أدوية ناجحة للغاية ، وتأتي في المرتبة الثانية بعد الأدوية التي تستهدف المستقبلات المقترنة ببروتين G ، مع أملوديبين, الزولبيديم ، ألبرازولام ، ال السلفونيل يوريا, ريباجلينيد و ناتيجلينيد جمع عوائد ضخمة لمطوريها. يجب أن تتيح التطورات التقنية في منهجية الفرز عالي الإنتاجية والهياكل البلورية عالية الدقة للقنوات الأيونية تطوير عقاقير القناة الأيونية في المستقبل. تمت مناقشة الأهداف الدوائية المحتملة للقنوات الأيونية الجديدة في باجال وآخرون. (2013).

القنوات الأيونية ليجند

تتوسط القنوات الأيونية ذات بوابات Ligand (LGICs) تدفق أيون سلبي مدفوعًا بالتدرج الكهروكيميائي للأيونات الدائمة. يتم ربط LGICs بربط رابط معين بموقع (مواقع) تقويمية يؤدي إلى تغيير توافقي ينتج عنه حالة التوصيل ، أو عن طريق ربط مُعدِّلات داخلية أو خارجية بمواقع خيفي. LGICs هي المسؤولة عن النقل التشابكي السريع في الجهاز العصبي وعند التقاطع العصبي العضلي الجسدي.

تحتوي هذه المجموعة على الإثارة ، الموجبة الانتقائية ، النيكوتين أسيتيل كولين (nAch), 5-HT3, الغلوتامات المؤين (مستقبلات NMDA و AMPA و kainate) و P2X المستقبلات والمثبطات ، الانتقائية الأنيونية ، جاباأ و جليكاين مستقبلات وكذلك القنوات الأيونية المستشعرة للحمض (بوابات البروتون) (أسيك) ، قنوات الصوديوم الظهارية (ENaC) ، IP3 مستقبل و ال قناة الزنك المنشط (زاك). LGICs بشكل عام هي متغايرة ، مع وحدات فرعية مشفرة بواسطة جينات متعددة. يؤدي التنوع التوافقي المتعدد إلى مجموعة واسعة من المستقبلات المبلغ عنها ، مع اختلاف الخصائص الدوائية والفيزيائية الحيوية وأنماط مختلفة من التعبير داخل الجهاز العصبي والأنسجة الأخرى. تسعى صناعة المستحضرات الصيدلانية جاهدة لاستخدام هذا التباين لتطوير عوامل علاجية جديدة مع تمييز محسن بين الأشكال الإسوية للمستقبلات وتقليل التأثيرات غير المستهدفة.

ال قنوات الصوديوم الظهارية (ENaC) التوسط في إعادة امتصاص الصوديوم بشكل أساسي في الجزء البعيد الحساس للألدوستيرون من النيفرون وقناة التجميع في الكلى ، وكذلك في ظهارة الرئة. في الكلى ، تشارك هذه القنوات في تنظيم ضغط الدم وترتبط بالعديد من أمراض القلب والأوعية الدموية. مدرات البول "الموفرة للبوتاسيوم" أميلوريد و تريامتيرين هي حاصرات قنوات ENaC.

القنوات الأيونية المستشعرة للحمض (بوابات البروتون) (ASICs) تشارك في تكييف الخوف وتكوين الذاكرة والإحساس بالألم

ترتبط وظيفة LGIC الشاذة بالعديد من الأمراض. على سبيل المثال ، قد يلعب فرط نشاط مستقبلات الغلوتامات NMDA دورًا في التسبب في تلف عصبي في تطور الاضطرابات التنكسية العصبية.

تمارس العديد من الأدوية الموصوفة تأثيرها من خلال تعديل نشاط LGICs. يتم وصف بعض مجموعات الأدوية الأكثر شيوعًا أدناه:

أدوية التخدير المتطايرة تستخدم للتخدير العام في المقام الأول لمنع نشاط LGICs GABA- و glutamate- و glycine glycine ، ولكن العوامل المختلفة لها تأثيرات مختلفة على كل مستقبلات ، وقد تمنع LGICs الأخرى. على سبيل المثال، سيفوفلوران يُعتقد أنه يعمل كمعدّل خيفي إيجابي لـ GABAأ مستقبل ، ولكنه يعمل أيضًا كمضاد لمستقبل NMDA ، ويقوي تيارات مستقبلات الجليسين ، وكذلك nACh و 5-HT3 التيارات المستقبلة. ديسفلوران يعمل أيضًا كمعدّل خيفي موجب لـ GABAأ ومستقبلات الجلايسين وكمعدل خيفي سلبي لمستقبلات nACh. لقد حلت Sevoflurane و desflurane إلى حد كبير محل isoflurane باستثناء المناطق غير المطورة اقتصاديًا ، حيث تمنع التكلفة العالية استخدامها. أكسيد النيتروز ، المستخدم في الجراحة وطب الأسنان لتأثيراته المخدرة والمسكنة ، ينظم بشكل مباشر نطاقًا واسعًا من القنوات الأيونية المترابطة ، ومن المحتمل أن يلعب هذا دورًا رئيسيًا في العديد من آثاره. يمنع بشكل معتدل NMDA و β2- قنوات nACh التي تحتوي على وحدات فرعية ، تمنع بشكل ضعيف AMPA ، kainate ، GABAجو 5-HT3 مستقبلات ، ويقوي قليلا GABAأ ومستقبلات الجليسين (انظر Emmanouil and Quock (2007): التطورات في فهم أفعال أكسيد النيتروز).

نظائر حمض جاما أمينوبوتيريك ('gabapentinoids') مثل جابابنتين والعقاقير الأولية الخاصة به جابابنتين إيناكاربيل (كلاهما يستخدم لعلاج الصرع ، والألم العصبي / آلام الأعصاب) و بريجابالين (يستخدم لعلاج اضطراب القلق العام (GAD) ، وآلام الأعصاب ، والألم العصبي التالي للهربس) كان يُعتقد أنه يعمل مثل GABAأ ناهضات المستقبلات وتسبب عمل مثبط مثل GABA. ومع ذلك ، يكشف التحليل الأحدث عن مواقع ارتباط جابابنتين عالية التقارب على أغشية الخلايا العصبية ، والتي تبين لاحقًا أنها تمثل α2δ بروتين ، مكون إضافي لقنوات الكالسيوم من النوع L ، مشفر بواسطة الجين CACNA2D1 أو CACNA2D2- انظر Rogawski and Bazil (2007): أهداف جزيئية جديدة للأدوية المضادة للصرع: قنوات البوتاسيوم alpha (2) delta و SV2A و K (v) 7 / KCNQ / M. ولكن مهما كانت الآلية ، فإن تأثير نظائر GABA هو منع إطلاق الناقلات العصبية أحادية الأمين بما في ذلك النوربينفرين ، والمادة P ، والغلوتامات.

أكامبروسيت (يستخدم جنبًا إلى جنب مع العلاج السلوكي لإدارة الامتناع عن تعاطي الكحول في المرضى الذين يعتمدون على الكحول) هو دواء آخر شبيه بـ GABA يبدو أنه يحفز النقل العصبي المثبط لـ GABAergic ويقاوم تأثيرات الأحماض الأمينية المثيرة ، وخاصة الجلوتامات (عبر عداء مستقبلات NMDA).

مضادات مستقبلات NMDA (أو حاصرات القنوات) مثل الكيتامين (مخدر) ، ديكستروميتورفان (مثبط سعال بدون وصفة طبية يستخدم على نطاق واسع) ، فينسيكليدين (يُسحب الفينول الخماسي الكلور من استخدامه كعقار صيدلاني مخدر) ويعمل أكسيد النيتروز بشكل أساسي عبر تثبيط مستقبلات الغلوتامات NMDA. يتم استقلاب ديكستروميتورفان لمضاد NMDA ديكسترورفان بواسطة CYP2D6. يتم استخدام العديد من الأدوية من هذه الفئة بشكل ترفيهي لما لها من تأثير نفسي وانفصامي.

مستقبلات nAch مؤثرات مثل النيكوتين نفسه (كعلاج بديل للنيكوتين) ومضاد مستقبلات nAch الفارينكلين تستخدم للمساعدة في الإقلاع عن التدخين.


الجزء 2: قناة كلوريد الكالسيوم المنشط (CaCC) في عائلة TMEM16 المبهمة

00: 00: 0723 مرحبًا.
00: 00: 0823 أنا ليلي يناير.
00: 00: 1023 في هذا الجزء الثاني من السلسلة المكونة من جزأين حول دراساتنا للقنوات الأيونية ، سوف أخبرك عنها
00: 00: 1924 قنوات كلوريد الكالسيوم المنشط.
00: 00: 2225 هذا جزء من تعاون طويل الأمد بيني وبين Yuh-Nung Jan.
00: 00: 2820 تم تحديد قنوات الكلوريد المنشط بالكالسيوم جزيئيًا فقط في هذه الألفية ،
00: 00: 3620 منذ حوالي عقد من الزمن ، على الرغم من أن هذه القنوات قد خضعت للدراسة منذ الثمانينيات
00: 00: 4318 وقد ارتبطوا بعدد من الوظائف المختلفة المهمة.
00: 00: 5317 في هذا الحديث ، سوف أتطرق أولاً إلى الطرق التي استخدمناها لتحديد جزيء القناة ،
00: 01: 0016 ثم أخبرك بما تعلمناه عن وظيفة هذه القنوات.
00: 01: 0706 لقناة ذات أهمية ، حيث نعرف عن الوظيفة وليس الجزيئات التي تشكل هذه القنوات ،
00: 01: 1715 يتمثل أحد الأساليب العامة في تحديد مصدر ثري لهذه القناة و
00: 01: 2509 حقن تجمعات من الحمض النووي الريبي في بويضات Xenopus بحيث يمكن اكتشاف نشاط القناة
00: 01: 3402 مع التسجيل من البويضات.
00: 01: 3705 ويمكننا بعد ذلك تقسيم مجموعات cDNAs هذه إلى أجزاء حتى ننتهي باستنساخ واحد للقناة.
00: 01: 4613 لكي يعمل هذا النهج ، ومع ذلك ، تستخدم بويضات Xenopus كنظام تعبير
00: 01: 5503 لا يمكن أن تعبر عن قناة الاهتمام.
00: 01: 5727 لذا ، إذا قمنا بحقن الماء في بويضات Xenopus ، فلن نرى أي نشاط للقناة.
00: 02: 0701 كان جوليوس وناكانيشي رائدين في هذا الأسلوب في استنساخ التعبير.
00: 02: 1521 وفي دراساتهم المبكرة باستخدام هذا النهج ، قاموا باستنساخ مستقبلات مقترنة ببروتين G
00: 02: 2413 الذي ينشط مسار الإشارات بما في ذلك تنشيط phospholipase C و
00: 02: 3223 إطلاق الكالسيوم من المخازن الداخلية.
00: 02: 3607 واعتمدوا على قنوات الكلوريد المنشط بالكالسيوم والتي تكون داخلية للنواة
00: 02: 4217 بويضات Xenopus للإبلاغ عن تنشيط مسار الإشارة بالكامل.
00: 02: 5108 ونعلم أن قنوات الكلوريد التي ينشطها الكالسيوم في بويضات Xenopus
00: 02: 5703 تؤدي وظيفة مهمة ، وهي منع تعدد النطاف.
00: 03: 0124 وقد تم بالفعل دراسة هذه القنوات في البويضة منذ الثمانينيات.
00: 03: 0806 ولهذا السبب ، نعلم أنه لا يمكن استخدام بويضات Xenopus كنظام تعبير
00: 03: 1505 لاستنساخ التعبير لـ CaCC.
00: 03: 1812 وبدلاً من ذلك ، ذهب بيورن شرودر إلى بويضات إبسولوتل التي تعد متعددة الحيوانات من الناحية الفسيولوجية.
00: 03: 2902 وبعد العثور على القليل جدًا من تعبير CaCC الداخلي في ooctyes إبسولوتل ، استخدم Bjorn
00: 03: 3716 هذه البويضات كنظام التعبير ، وبويضات Xenopus كمصدر للحمض النووي الريبي لـ CaCC
00: 03: 4708 لاستنساخ قناة كلوريد الكالسيوم المنشط.
00: 03: 5125 وهذا أدى إلى تحديد Xenopus TMEM16A باعتباره CaCC.
00: 03: 5816 ثم اختبر متماثلات الثدييات ووجد أن. في عائلة مكونة من عشرة أفراد ،
00: 04: 0509 شكلت TMEM16A و 16 B قنوات كلوريد تنشط بالكالسيوم.
00: 04: 1122 وفي نفس الوقت تقريبًا ، استقلت مجموعة Oh في كوريا ومجموعة Galietta في إيطاليا
00: 04: 2117 توصل إلى استنتاج مفاده أن TMEM16A يشكل قنوات كلوريد تنشط بالكالسيوم ،
00: 04: 2816 لكن باستخدام أساليب مختلفة جدًا.
00: 04: 3306 من الدراسات الحديثة ، نرى أن TMEM16A يتم التعبير عنها على نطاق واسع جدًا في المحيط ،
00: 04: 4125 بما في ذلك الخلايا الظهارية وخلايا العضلات الملساء.
00: 04: 4604 ويتم التعبير عن TMEM16B في مناطق دماغية متعددة ، وكذلك في الخلايا العصبية الحسية لـ
00: 04: 5420 إدراك الرائحة والمستقبلات الضوئية.
00: 05: 0005 في المستقبلات الضوئية ، تتواجد قنوات الكلوريد المنشط بالكالسيوم المتكونة من TMEM16B
00: 05: 0817 عند مشبك الشريط.
00: 05: 1020 ترتبط ببروتين الارتكاز PSD95 وتوفر تنظيمًا سلبيًا للتغذية المرتدة.
00: 05: 1910 في الخلايا العصبية ذات الرائحة ، في الأهداب حيث تنشط الرائحة المستقبلات المقترنة ببروتين G ،
00: 05: 2626 مما أدى إلى فتح القنوات الأيونية ذات النوكليوتيدات الحلقية التي تتخلل
00: 05: 3310 كل من الكالسيوم وأيونات أخرى موجبة الشحنة مثل الصوديوم ، ثم ينشط الكالسيوم
00: 05: 4203 قنوات كلوريد تنشط بالكالسيوم.
00: 05: 4426 لذلك ، يوفر CaCC المكون من TMEM16B تضخيمًا منخفض الضوضاء عالي الكسب لإشارة الرائحة.
00: 05: 5720 في الجهاز العصبي ، نرى أن TMEM16A موجود في الخلايا العصبية الحسية في العقد الظهرية للجذر.
00: 06: 0720 ولكن تم العثور على TMEM16B في مناطق الدماغ المختلفة ، في الخلايا العصبية المركزية.
00: 06: 1406 هناك علاقة غريبة.
00: 06: 1617 الخلايا التي تعبر عن 16B تميل إلى التعبير عن ناقلات مشتركة لكلوريد البوتاسيوم ،
00: 06: 2427 وهذه الخلايا بها تركيز منخفض من الكلوريد في الداخل.
00: 06: 3004 ولذا فإن قنوات الكلوريد مثبطة.
00: 06: 3224 ولكن في الخلايا مثل العقد الجذرية الظهرية وأيضًا في الخلايا العصبية غير الناضجة في الدماغ ،
00: 06: 4108 تستخدم الخلايا ناقلًا مختلفًا ، الناقل المشترك لكلوريد الصوديوم والبوتاسيوم.
00: 06: 4828 وهذه الخلايا ذات تركيز عالٍ من الكلوريد وقنوات الكلوريد مثيرة.
00: 06: 5706 وهذا ينطبق على العديد من الخلايا المختلفة في المحيط وكذلك خلايا الكائنات الحية الأخرى ،
00: 07: 0411 بما في ذلك الطحالب الخضراء.
00: 07: 0601 نعلم من الدراسات التي أجريت في الثمانينيات ، أن قنوات الكلوريد المنشط بالكالسيوم موجودة في الطحالب الخضراء.
00: 07: 1517 وفي الواقع ، هذه هي القنوات المسؤولة عن توليد إمكانات الفعل.
00: 07: 2115 إنها ليست قنوات صوديوم.
00: 07: 2326 وهكذا يمكننا أن نرى أن جهود العمل في هذه الطحالب الخضراء أبطأ.
00: 07: 2922 يستغرق الأمر ثوانٍ بدلاً من ميلي ثانية ، كما في حالة إمكانات الفعل في
00: 07: 3514 أعصابًا وعضلات.
00: 07: 3714 وهذه تسمى الكالسيوم. كإمكانات العمل الكيميائي بسبب
00: 07: 4400 يتطلب ارتفاع الكالسيوم لتحفيز جهد الفعل.
00: 07: 4917 وعندما ينطفئ الضوء ، ينطلق الكالسيوم من البلاستيدات الخضراء.
00: 07: 5826 ولذا يمكننا أن نرى ، إذن ، هناك تقصير تدريجي في زمن الانتقال لـ
00: 08: 0408 توليد جهد العمل.
00: 08: 0711 وأثناء جهد الفعل ، هناك ارتفاع إضافي في الكالسيوم.
00: 08: 1113 وسيؤدي ذلك إلى توقف تدفق السيتوبلازم.
00: 08: 1928 وهذه خلايا كبيرة بالفعل ، كما ترون ، في الطحالب الخضراء.
00: 08: 2418 والتدفق السيتوبلازمي هو أحد طرق تحريك العضيات والمواد ، كما تعلمون
00: 08: 3103 في الزنزانة.
00: 08: 3411 الآن ، نعود إلى مملكة الحيوان.
00: 08: 3808 في ظهارة مجرى الهواء ، نرى نوعين مختلفين من قنوات الكلوريد على الجانب القمي ،
00: 08: 4516 الجانب اللمعي للخلية.
00: 08: 4805 إحداها عبارة عن قناة كلوريد تنشط بالكالسيوم ، مشكلة بواسطة TMEM16A.
00: 08: 5314 والآخر هو CFTR.
00: 08: 5628 وهذه القناة مرتبطة بمرض التليف الكيسي.
00: 09: 0203 وقنوات الكلوريد هذه مسؤولة عن التحكم أو المشاركة في التحكم ،
00: 09: 0919 بسمك سائل مجرى الهواء ، ASL.
00: 09: 1520 وهذا السائل ، الذي يبطن الجانب اللمعي للظهارة ، مهم جدًا بالنسبة
00: 09: 2322 إزالة الغشاء المخاطي الهدبي لمسببات الأمراض في مجرى الهواء.
00: 09: 3018 في مجرى الهواء ، تسهل أيضًا قنوات الكلوريد التي يتم تنشيطها بالكالسيوم والتي تكونت بواسطة TMEM16A
00: 09: 3900 إطلاق الميوسين في التجويف.
00: 09: 4222 ومن ثمانينيات القرن الماضي ، تعلمنا ذلك من دراسات الغدد الإفرازية المختلفة
00: 09: 4926 تعتبر قنوات الكلوريد المنشط بالكالسيوم مهمة للتحكم في الإفراز من ،
00: 09: 5616 كما تعلم ، الغدد اللعابية والغدد العرقية وما إلى ذلك.
00: 10: 0005 وهذه الغدد تعبر عن TMEM16A.
00: 10: 0628 في العضلات الملساء ، يمكن تنشيط قنوات الكلوريد التي تنشط بالكالسيوم ، على سبيل المثال ،
00: 10: 1502 مع التحرير النقطي. بلعة من الكالسيوم من المخازن الداخلية.
00: 10: 2201 وهذا من شأنه أن يتسبب في وجود قنوات كلوريد الكالسيوم المنشط القريبة على غشاء الخلية
00: 10: 2818 للفتح ، مما يؤدي إلى ما يشار إليه باسم STIC: تيار داخلي عابر تلقائي.
00: 10: 3700 سيؤدي ذلك إلى إزالة الاستقطاب.
00: 10: 3919 وهذا سيؤدي إلى فتح قنوات الكالسيوم ذات الجهد الكهربائي.
00: 10: 4321 لذا ، من المفيد الحفاظ على الكالسيوم المرتفع وتقلص العضلات الملساء.
00: 10: 5500 في القناة الهضمية ، كما تعلم ، هناك خلايا يشار إليها باسم
00: 11: 0116 خلايا بينية لـ Cajal.
00: 11: 0416 وبالمثل ، توجد قنوات كلوريد ينشط بالكالسيوم.
00: 11: 0823 وعندما يكون هناك نفث من الكالسيوم من المخازن الداخلية ، فإن ذلك سيولد STIC ،
00: 11: 1518 مميزة هنا ، هذا الارتفاع الصغير.
00: 11: 1821 وهذا الاستقطاب التلقائي العابر سيؤدي بعد ذلك إلى انفتاح
00: 11: 2505 قنوات الكالسيوم ذات الجهد الكهربائي ، وتولد هذه الموجات البطيئة.
00: 11: 3103 تكون الخلايا الخلالية لـ Cajal في تقاطعات فجوة ، مقترنة كهربائيًا ، مع عضلات ملساء.
00: 11: 3815 إذن ، في القناة الهضمية ، توجد بالفعل شبكة كاملة من الخلايا الخلالية لـ Cajal
00: 11: 4514 موصولة كهربائيًا ببعضها البعض وأيضًا لتنعيم العضلات.
00: 11: 5017 وانتشار هذه الموجات البطيئة يتحكم في الحركة المنتظمة للمعدة والأمعاء.
00: 12: 0002 لذلك ، نرى في التحكم في النوع البري أن المعدة المعزولة لا تزال تمر بتقلص إيقاعي.
00: 12: 0828 ولكن في الفئران الطافرة ، بدون TMEM16A ، فإن المصحف. المعدة لا تفعل ذلك.
00: 12: 1815 ليس هناك حركة إيقاعية.
00: 12: 2125 لذلك ، في الخلايا الخلالية لـ Cajal ، يكون TMEM16A مسؤولًا أو مطلوبًا للتكوين
00: 12: 3220 من نشاط منظم ضربات القلب ، هذه الموجات البطيئة التي تتحكم في الحركة الإيقاعية للقناة الهضمية.
00: 12: 4120 في الخلايا الظهارية ، في TMEM16A و CFTR ، مرة أخرى ، على الجانب اللمعي ،
00: 12: 5100 الجانب القمي للخلايا الظهارية.
00: 12: 5415 وبالتالي وجود هاتين القناتين المختلفتين للكلوريد على نفس الجانب ، الجانب اللمعي
00: 13: 0016 من الخلايا الظهارية في الأمعاء ، وكذلك في مجرى الهواء ،
00: 13: 0523 أثار احتمالية أن تنشيط قنوات الكلوريد المُنشَّط بالكالسيوم قد يكون أحد السبل لذلك
00: 13: 1514 يقلل أو يخفف بعض أعراض مرضى التليف الكيسي.
00: 13: 2418 كما ذكرت ، يتم التعبير عن TMEM16A على نطاق واسع جدًا في الأنسجة الظهارية المختلفة.
00: 13: 3115 وفي هذه الخلايا الظهارية ، يوجد بروتين القناة على غشاء الخلية وأيضًا
00: 13: 3720 على سطح الأهداب ، بما في ذلك الميكروفيلي.
00: 13: 4307 وللسؤال عما قد تفعله هذه القنوات ، أو ما هي الوظائف التي قد توفرها هذه القنوات
00: 13: 4924 في الظهارة ، أعرب Mu عن مستشعر الكلوريد ، وهو بروتين فلوري ، في الخلايا الظهارية ،
00: 13: 5724 ووجدت أن التألق سيتغير مع تركيز الكلوريد الخارجي.
00: 14: 0504 سيؤدي تقليل تركيز الكلوريد إلى زيادة التألق.
00: 14: 0924 وستؤدي استعادة تركيز الكلوريد العالي إلى انخفاض شدة التألق.
00: 14: 1806 وهكذا الفلور. تتناسب شدة التألق عكسًا مع
00: 14: 2411 تركيز الكلوريد في العصارة الخلوية.
00: 14: 2806 وفي الخلايا الطافرة التي لا تحتوي على 16 أ ، الخلايا الوردية ، أو خلايا التحكم المعالجة
00: 14: 3814 مانع لهذه القناة ، هناك انخفاض في شدة التألق.
00: 14: 4417 لذلك ، نرى أن القناة في هذه الخلايا تتحكم في استتباب الكلوريد.
00: 14: 5104 لذلك ، بدون نشاط القناة ، يكون تركيز كلوريد السيتوبلازم أعلى.
00: 15: 0008 ولإلقاء نظرة على نتيجة تغيير تركيز الكلوريد ،
00: 15: 0616 شيء واحد لاحظه مو هو أن إعادة تدوير الاتجار الداخلي يعتمد على تركيز الكلوريد.
00: 15: 1515 لذا فإن تقليل تركيز الكلوريد سيزيد من ظهور E-cadherin
00: 15: 2217 في الجسيم الداخلي لإعادة التدوير.
00: 15: 2524 وإعادة تدوير E-cadherin هي عملية تحدث طوال الوقت.
00: 15: 3126 يسمح للخلايا بإعادة ترتيب الوصلات الملتصقة التي شكلتها E-cadherin.
00: 15: 3927 وهذا مهم بشكل خاص عندما تقوم الخلايا بضبط ترتيبها
00: 15: 4621 مع الجيران ، كما في حالة التطور الجنيني ، أثناء التطور.
00: 15: 5125 لذلك ، في المراحل المبكرة ، في هذه اللوحات ، نرى أن الخلايا الظهارية لا تزال في مرحلة
00: 16: 0200 انتشار نشط.
00: 16: 0420 وهم يحزمون ضد بعضهم البعض ، بشكل أساسي على شكل خماسي ، بخمس حواف.
00: 16: 1122 وفي وقت لاحق في التطور ، ثم استقرت هذه الظهارة وتعبأ في شكل سداسي ، في شكل قرص العسل.
00: 16: 2318 وفي الفئران الطافرة بدون TMEM16A ، كان هذا الانتقال من. إلى الشكل المستقر للظهارة
00: 16: 3423 ناقص.
00: 16: 3615 لا نرى هذا الانتقال إلى الأشكال السداسية.
00: 16: 3922 هذا على الأرجح نتيجة للتغيير في إعادة تدوير E-cadherin المطلوب
00: 16: 4905 لإعادة تعبئة الخلايا الظهارية.
00: 16: 5311 والتأثير الآخر أو التحكم بوساطة تركيز الكلوريد في السيتوبلازم هو
00: 17: 0213 تهريب الإندوسومات المعاد تدويرها إلى المنطقة المحيطة بالمركز.
00: 17: 0828 و endosomes إعادة التدوير في هذه المنطقة هي في الواقع إمداد الغشاء ،
00: 17: 1511 مصدر غشاء التكوّن الهدبي ، لتشكيل أهداب أولية.
00: 17: 2115 وهذا يفسر لماذا في الطفرات ، في الأنسجة المتعددة ، نرى أهداب أولية أقصر بكثير.
00: 17: 3424 والآن بعد أن مررنا ببعض الوظائف الفسيولوجية ،
00: 17: 3909 سأغير التروس وأتحدث عن كيفية عمل هذه القنوات.
00: 17: 4416 في دراستنا الأخيرة بالتعاون مع زميلي في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو ، ييفان تشينج ، رأينا
00: 17: 5200 القناة. في الهيكل ، مع تحليل cryo-EM.
00: 17: 5807 نرى أن البروتين يشكل ثنائيات.
00: 18: 0202 وهناك بالفعل دهون منظمة بشكل جيد للغاية ، موضحة باللون الأحمر ، في الواجهة.
00: 18: 0927 ونرى أيوني كالسيوم في كل مونومر.
00: 18: 1411 وهي قريبة إلى حد ما من مكان وجود المسام.
00: 18: 1802 لذلك ، يتم تنسيق أيوني الكالسيوم بواسطة خمس بقايا حمضية بالإضافة إلى الأسباراجين.
00: 18: 2825 وبجوار موقع ارتباط الكالسيوم يوجد المسام.
00: 18: 3320 يتكون هذا من ستة من عشرة قطاعات عبر الغشاء.
00: 18: 3927 وثلاثة من الستة هي مقاطع الغشاء التي تتضمن مواقع ربط الكالسيوم ،
00: 18: 4606 المخلفات الحمضية والأسباراجين.
00: 18: 5109 عندما قمنا بتغيير البقايا التي تبطن المسام ، وجدنا مجموعة من البقايا بالقرب منها
00: 19: 0024 انقباض المسام الذي يلعب دورًا في فتح القناة ، ثم أيضًا ، بقايا بطانة المسام
00: 19: 0815 على طول المسام التي تعتبر مهمة لتغلغل الأنيون.
00: 19: 1320 إذن ، استبدال أي من بقايا بطانة المسام ، العشر منها ، بالألانين ،
00: 19: 2301 واحدًا تلو الآخر ، نرى أن نفاذية اليوديد مقابل نفاذية الكلوريد تتغير ،
00: 19: 3020 تشير إلى أن هذه البقايا على طول المسام تتفاعل مع الأنيونات في المسام للتحكم في تغلغلها.
00: 19: 4305 ويبدو أن مجموعة البقايا القريبة من موقع الانقباض تؤثر
00: 19: 5211 استقرار البروتين في الحالة المفتوحة مقابل الحالة المغلقة للقناة.
00: 19: 5808 لذا فإن طفرات الألانين لهذه البقايا ستغير حساسية الكالسيوم الظاهرة
00: 20: 0525 القناة للتفعيل.
00: 20: 1122 السمة المميزة التي كانت معروفة منذ الثمانينيات يشار إليها بالمثلثات الزرقاء
00: 20: 2126 والماس الأحمر في علاقة التيار بالجهد.
00: 20: 2719 وهذا عندما يكون تركيز الكالسيوم في العصارة الخلوية منخفضًا ، تظهر القناة
00: 20: 3412 اعتماد قوي جدًا على الجهد.
00: 20: 3701 ولكن عندما يكون تركيز الكالسيوم أعلى بكثير ، توجد علاقة خطية بين التيار والجهد.
00: 20: 4313 هناك القليل جدًا من الاعتماد على الجهد.
00: 20: 4526 دراستنا الأخيرة نُشرت هذا العام في Nature. في Neuron ، يعطي نظرة ثاقبة للطريقة
00: 20: 5520 القناة تعمل.
00: 20: 5802 نرى أن القناة على الأرجح بها حالتان مفتوحتان مختلفتان.
00: 21: 0408 عندما تحتوي القناة ، أو كل مونومر ، على رابط واحد من الكالسيوم ، فإنها تعتمد بشكل كبير على الجهد ،
00: 21: 1313 لذا فإن القناة مغلقة ما لم يكن هناك استقطاب.
00: 21: 1928 وهكذا عندما يتم إزالة استقطاب الغشاء إلى قيمة أكثر إيجابية ، نرى تيارًا فوريًا.
00: 21: 2705 هذا يعكس حالة الانفتاح هذه.
00: 21: 3122 ومن الناحية الفسيولوجية ، أهمية هذه الأغنية. هي قناة مشغولة منفردة
00: 21: 4400 لن تؤثر هذه القنوات حقًا على إمكانات غشاء الراحة ، لكنها ستؤثر
00: 21: 4925 يعدل الجهد التشابكي الاستثاري وأيضًا إمكانات الفعل.
00: 21: 5520 لأنه خلال تلك الإمكانات المشبكية أو إمكانات الفعل ، سيكون هناك نزع للاستقطاب.
00: 22: 0311 الآن ، إذا نظرنا إلى المنحنى الأخضر والمنحنى الأزرق ، فإننا نرى أن هناك فقط
00: 22: 1022 الأنيونات المختلفة التي تمر عبر المسام ، نشاط القناة مختلف.
00: 22: 1722 وبالتالي سيكون لليوديد تأثير أكبر في تقوية نشاط القناة مقارنةً
00: 22: 2508 لكلوريد.
00: 22: 2713 وهذا أحد أشكال التعليقات الإيجابية.
00: 22: 3104 بمجرد فتح القناة وتمر الأنيونات عبر المسام ،
00: 22: 3517 ستعمل على تقوية نشاط القناة.
00: 22: 4013 ثم نرى في تجربة مشبك الجهد هذه مع إزالة الاستقطاب لفترات طويلة ،
00: 22: 4800 هناك ارتفاع تدريجي في نشاط القناة.
00: 22: 5119 وهذا يعكس احتلال موقع ارتباط الكالسيوم الثاني.
00: 22: 5703 وعندما تحتوي القناة على كلا موقعي ارتباط الكالسيوم المشغولين ، فإنها تنتقل إلى موقع مختلف
00: 23: 0414 التشكل المفتوح الذي لا يظهر أي اعتماد على الجهد.
00: 23: 0804 وهذا النشاط المتزايد مهم أيضًا من الناحية الفسيولوجية.
00: 23: 1402 لذلك ، نرى في الدراسات الحديثة ، في هذه الحالة تسجيل الخلايا العصبية من الزيتون السفلي ،
00: 23: 2322 ستؤدي إزالة قناة الكلوريد المنشط بالكالسيوم والمكونة بواسطة TMEM16B إلى تغيير شكل الموجة المحتمل للفعل ،
00: 23: 3122 المدة ، وكذلك ما بعد الاستقطاب المفرط.
00: 23: 3620 وفي هذا المثال الآخر ، يتم التسجيل من الخلايا العصبية المهادية القشرية ،
00: 23: 4403 يشير إلى أنه مع إزالة الاستقطاب لفترات طويلة وتولد سلسلة كاملة من إمكانات الفعل ،
00: 23: 5314 هذا الاستقطاب المطول ودخول الكالسيوم أثناء جهد الفعل
00: 24: 0006 سيؤدي إلى جزء أكبر تدريجيًا ، أو عددًا أكبر ، من قنوات الكلوريد المنشط بالكالسيوم
00: 24: 1104 الحصول على مواقع ربط الكالسيوم مشغولة والدخول في حالة أكثر نشاطًا.
00: 24: 2126 وهذا سيؤدي إلى انخفاض تدريجي في معدل إطلاق النار.
00: 24: 2716 وهذه هي الظاهرة المعروفة باسم تكيف التردد المتصاعد.
00: 24: 3621 يشير هذا إلى أن عائلة TMEM16 في الثدييات
00: 24: 4426 - يرمز TMEM إلى بروتين عبر الغشاء بوظيفة غير معروفة -
00: 24: 5101 نعلم أن 16A و 16 B يشكلان قنوات كلوريد تنشط بالكالسيوم.
00: 24: 5608 لقد كان من المدهش جدًا أن نرى أن وظائف أفراد الأسرة الآخرين متنوعة جدًا حقًا.
00: 25: 0406 ليست كلها قنوات كلوريد ينشط بالكالسيوم.
00: 25: 0921 عندما نذهب إلى أسفل القائمة ، وجدنا أن TMEM16C تتصرف كوحدة فرعية مساعدة
00: 25: 1715 قناة بوتاسيوم ، قناة بوتاسيوم منشط بالصوديوم.
00: 25: 2205 إذن ، وجود. تحتوي القناة على كل من الوحدة الفرعية ألفا والوحدة الفرعية بيتا ، TMEM16C ،
00: 25: 3019 وستكون لديها حساسية أكبر للصوديوم وثباتًا أكبر أيضًا.
00: 25: 3502 لذلك ، في الخلايا العصبية الحسية لعقد الجذر الظهرية ، يوجد في النوع البري
00: 25: 4309 أكثر بكثير من هذه القنوات وتيارات البوتاسيوم المنشط بالصوديوم ثم في TMEM.
00: 25: 5010 في الحيوانات بدون TMEM16C.
00: 25: 5513 والنتيجة النهائية هي إخراج TMEM16C سيزيد من استثارة هذه الخلايا العصبية الحسية
00:26: 0419 وأيضًا زيادة حساسية الألم لدى الحيوان.
00: 26: 1203 ومثال آخر هو TMEM16F.
00: 26: 1424 تبين أنه مرتبط ، ومرتبط بمرض بشري هو اضطراب نزيف
00: 26: 2225 تُعرف بمتلازمة سكوت.
00: 26: 2516 ووظيفة TMEM16F مطلوبة لنشاط سكرامبلاز الدهني المنشط بالكالسيوم
00: 26: 3502 في خلايا الصفائح الدموية وأنواع الخلايا الأخرى.
00: 26: 3904 وتخليط الدهون في الطبقة الدهنية الثنائية يسمح للدهون التي تم تمييزها باللون الأحمر ،
00: 26: 4619 سيرين الفوسفاتيديل ، ليتم تعريضه لسطح الخلية.
00: 26: 5112 وهذا بمثابة منصة هبوط لعوامل الأنسجة.
00: 26: 5611 وهذا يؤدي في النهاية إلى إنتاج الثرومبين وتجلط الدم.
00: 27: 0515 وبالنسبة للأعضاء الآخرين ، من المحتمل أن تكون الوظائف مثيرة للاهتمام ولكنها مختلفة تمامًا.
00: 27: 1208 إذن ، هذه كلها أسئلة لا تزال مفتوحة.
00: 27: 1512 لذلك ، بالنسبة لهذه الدراسة لعائلة TMEM16 ، استخدم بيورن شرودر بويضات إبسولوتل من أجل
00: 27: 2600 استنساخ تعبير للقناة.
00: 27: 2920 ولذا فإن TMEM16A و B هما قناتا الكلوريد المنشط بالكالسيوم.
00: 27: 3515 قام Fen Huang بدراسة TMEM16C التي تبين أنها وحدة فرعية مساعدة لقناة البوتاسيوم.
00: 27: 4516 أجرى Andrew Kim و Huanghe Yang الدراسة الأولية من مختبرنا على TMEM16F المرتبط
00: 27: 5328 لاضطراب النزيف.
00: 27: 5514 فعلوا جايسون تيان ، وجون جيلكريست ، ومو هي ، وشينججي فينج ، وكريس بيترز
00: 28: 0409 أحدث الدراسات الفيزيائية الحيوية والفسيولوجية ، بما في ذلك دراسة cryo EM بالتعاون
00: 28: 1207 مع ييفان تشينج.
00:28:1404 And several other UCSF colleagues, including Dan Minor, Charly Craik, and Michael Grabe.
00:28:2319 The pain study was done together with Allan Basbaum.
00:28:2811 And the bleeding disorder. you know, the blood coagulation study was done in collaboration
00:28:3614 with Shawn Coughlin.
00:28:3821 And all of this is a long-term collaboration with Yuh-Nung Jan.
00:28:4227 And the study was supported by Howard Hughes Medical Institute, NIH,
00:28:4927 and a number of postdoctoral fellowships.
00:28:5300 Thank you.

  • Part 1: Introduction to Ion Channels: A Close Look at the Role and Function of Potassium Channels

Receptor subunits and components

To date, seventeen nAChR subunits and five 5-HT3R subunits have been identified. The nAChR subunits include multiple α (α1−α10) and β subunits (β1−β4) as well as δ, γ, and ɛ subunits, and the 5-HT3R subunits include A, B, C, D, and E subtypes 17 . These subunits have been highly conserved through evolution and each single subunit has more than 80% amino acid identity across vertebrate species. The nAChR subunits can be divided into four subfamilies (I–IV) based on similarities in protein sequence, and the classification of 5-HT3R subunits is relatively simple 18 (Figure 3).

Subunits of the nAChRs and 5-HT3Rs.

The diversity in subunit composition may influence the characteristics of nAChRs and 5-HT3Rs, including their agonist sensitivity, channel kinetics, Ca 2+ permeability, assembly, interactions with chaperones, trafficking and cell localization 19,20,21,22,23 . Muscle-type nAChRs are composed of α1, β1, γ, and δ subunits in a 2:1:1:1 ratio or composed of α1, β1, δ and ɛ subunits in a 2:1:1:1 ratio. Neuronal-type receptors are homomeric or heteromeric combinations of twelve different nicotinic receptor subunits, α2−α10 and β2−β4, such as (α4)3(β2)2, (α4)2(β2)3, or (α7)5 24. A functional 5-HT3 receptor may be composed of five identical 5-HT3 أ subunits (homopentameric) or a mixture of 5-HT3 أ and one of the other four 5-HT3B, 5-HT3 ج, 5-HTثلاثي الأبعاد, and 5-HT3E subunits (heteropentameric) 25 .

The homomeric nAChR and 5-HT3Rs have five identical ligand binding sites located at the interface between two adjacent subunits 26 . Each heteromeric nAChR contains two agonist binding sites with different affinities. Although the subunit stoichiometry of the heteromeric 5-HT3Rs is not clearly studied, it was demonstrated that agonists bind to an interface between two adjacent 5-HT3 أ subunits in the heteromeric 5-HT3AB receptor 27 , which may explain why the 5-HT3 أ subunit is essential to form functional 5-HT3 مستقبلات. Because the binding sites cooperate, all sites need to be occupied with agonist to fully activate the ion channel. Elucidation of the influence of subunit composition on ligand binding and channel function will be an important topic of future research on these two receptors.


Plant Physiology and Development

قنوات ايون

Ion channels are integral membrane proteins. They span the phospholipid bilayer to form an aqueous pore through which ions cross the membrane. They can be distinguished from uniport carriers by their turnover rate. When a single ion channel is open, it can transport up to 10 million ions per second. This is several orders of magnitude greater than the turnover rate of a carrier protein. Ion channels are selective for the ions they pass, this selectivity being generated by a structure termed the selectivity filter situated at the mouth of the pore. In addition to the pore-forming subunit, some ion channels also have beta (regulatory) subunits. The activity of ion channels is regulated by gating mechanisms. These are generally controlled by changes in membrane potential, the binding of ligands, covalent modification or block by cytoplasmic solutes. Ion channels serve four basic functions: (1) to transport nutrients across membranes, (2) to accommodate osmotically significant fluxes over short periods, for example, during the closing of stomata or the movements of touch-sensitive plants, (3) to propagate signals along or across membranes, for example, the propagation of electrical signals via action potentials or of chemical signals (such as elicitors) via ligand-gated channels, (4) to maintain an optimal membrane potential or constant electrochemical gradient, which is important, for example, in controlling nutrient uptake by roots.


Voltage Gated

The majority of ion channels fall into two broad categories: voltage-gated ion channels (VGIC) and ligand-gated ion channels (LGIC). Members of the VGIC superfamily are usually closed at the resting potential of the cell. A change in the membrane potential causes conformational changes that result in the opening of the pore (voltage-dependent activation), which may be followed by a transitional conformational change (inactivation) to an inactivated state. 1 The VGIC superfamily includes calcium channels, chloride channels, potassium channels and sodium channels. Other, smaller categories exist, such as the vanilloid (TRP) receptors, the ATP-gated channels, the cyclic nucleotide-gated channels (CNG) and aquaporins (water channels).

Request your free copies of our Ion Channels Technical brochure
and our Ion Channel Solutions brochure.

Aquaporin (Water)
Antibodies to Water Channels

الكالسيوم
Antibodies to Calcium Channels
Calcium Channel Modulators

كلوريد
Antibodies to Chloride Channels
Chloride Channel Modulators

Potassium
Antibodies to Potassium Channels
Potassium Channel Modulators

Sodium
Antibodies to Sodium Channels
Sodium Channel Modulators

Other Ion Channels
Antibodies to Other Ion Channels

Ion Exchangers and Co-Transporters
Ion Probes
Ionophores
Antibodies to Ion Pumps
Ion Pump Inhibitors


Meaning and definition of chemically-gated ion channels :

Specialized ion channels that open or close in response to a chemical stimulus.

For the term chemically-gated ion channels may also exist other definitions and meanings, the meaning and definition indicated above are indicative not be used for medical and legal or special purposes.

Source : SFU Text file : http://school.gogpg.com/Portals/1/Assess%20Well/Example%20Sampling%20Domains-Curriculum%20Specific.xls

Source web site :http://school.gogpg.com/

Author : not indicated on the source document of the above text

If you are the author of the text above and you not agree to share your knowledge for teaching, research, scholarship (for fair use as indicated in the United States copyrigh low) please send us an e-mail and we will remove your text quickly.

Fair use is a limitation and exception to the exclusive right granted by copyright law to the author of a creative work. In United States copyright law, fair use is a doctrine that permits limited use of copyrighted material without acquiring permission from the rights holders. Examples of fair use include commentary, search engines, criticism, news reporting, research, teaching, library archiving and scholarship. It provides for the legal, unlicensed citation or incorporation of copyrighted material in another author's work under a four-factor balancing test. (source: http://en.wikipedia.org/wiki/Fair_use)

Google key word : chemically-gated ion channels

Glossary of biology terms

Chemically-Gated Ion Channels

If you want to quickly find the pages about a particular topic as chemically-gated ion channels use the following search engine:


Voltage-gated ion channels

Voltage-gated ion channels (VGICs) are responsive to changes in the local electrical membrane potential, and are critical for the function of excitable cells, such as neurons and muscle cells. VGICs are ion-selective, with separate channels identified for each of the major physiological ions- Na + , K + , Ca 2+ , Cl - . Each type of channel is a multimeric complex of subunits encoded by a number of genes. Subunit combinations vary in different tissues, with each combination having distinctive voltage dependence and cellular localization. Some VGICs are highly localized, such as the CatSper Ca channels, whose expression is restricted only to the principal piece of the sperm tail.

There are many drugs whose mechanism of action involves perturbation of VGIC activity. Some of the main classes of drugs are discussed below:

Calcium channel blockers (CCBs) -see also the topic 'Calcium channel blocking drugs' in the Cardiovascular system section of the المخدرات module

Calcium-channel blockers are smooth-muscle relaxors having a negative inotropic effect on the working myocardial cells of the atria and ventricles, with inhibition of Ca 2+ entry blunting the ability of Ca 2+ to serve as an intracellular messenger.

The dihydropyridine class of CCB drugs block activity of L-type calcium channels. Examples of this drug class are amlodipine, felodipine, isradipine, lacidipine, nicardipine، و nimodipine which are used in the treatment of hypertension. In comparison to phenylalkylamine class CCBs such as verapamil, the dihydropyridines are relatively vascular selective in their mechanism of action in lowering blood pressure.

Sodium channel blockers

Class III antiarrhythmics are primarily sodium channel blocking agents, and include the prescription medicines dronedarone و amiodarone hydrochloride.

Many local anaesthetic agents are also sodium channel blockers, and include lidocaine, bupivacaine, prilocaine, mepivacaine, tetracaine and ropivacaine. Mechanistically these drugs bind to an intracellular portion of voltage-gated sodium channels blocking sodium influx into nerve cells, which prevents depolarization. Without depolarization, no initiation or conduction of a pain signal can occur.

Some anticonvulsants (antiepileptic drugs or AEDs) work at least in part, by blocking sodium channels. By inhibiting sodium (and/or calcium) channel activity, AEDs act to reduce the release of excitatory glutamate which is elevated in epilepsy and may also reduce γ-aminobutyric acid (GABA) secretion.

Whilst not strictly ion channel inhibitors, proton-pump inhibitors also block ion transport across the membrane. In this case by irreversibly blocking the H + /K + ATPase transporter activity of the proton pump on the surface of gastric parietal cells. This action produces a pronounced and long-lasting reduction of gastric acid production. PPIs are the most potent inhibitors of acid secretion available, and have largely superseded histamine H2 receptor antagonists which have similar effects, but a different mode of action. Prescription PPIs include omeprazole, esomeprazole, pantoprazole, lansoprazole، و rabeprazole.

The Transient Receptor Potential (TRP) superfamily of channels are found in sensory receptor cells that are involved in heat sensation, taste, smell, touch, and osmotic and volume regulation.


8.2: Ligand-gated Ion Channel Receptors

  • Contributed by Kevin Ahern & Indira Rajagopal
  • Professor (Biochemistry and Biophysics) at Oregon State University


This type of swift response is seen, for example, in neuromuscular junctions, where muscle cells respond to a message from the neighboring nerve cell. The nerve cell releases a neurotransmitter signal into the synaptic cleft, which is the space between the nerve cell and the muscle cell it is "talking to". Examples of neurotransmitter signal molecules are acetylcholine and serotonin, shown in Figure 8.2.2.

Figure 8.2.2: ناقل عصبي


When acetylcholine molecules are released into the synaptic cleft (the space between the pre- and post-synaptic cells) they diffuse rapidly till they reach their receptors on the membrane of the muscle cell. The binding of the acetylcholine to its receptor, an ion channel on the membrane of the muscle cell, causes the gate in the ion channel to open. The resulting ion flow through the channel can immediately change the membrane potential. This, in turn, can trigger other changes in the cell. The speed with which changes are brought about in neurotransmitter signaling is evident when you think about how quickly you remove your hand from a hot surface. Sensory neurons carry information to the brain from your hand on the hot surface and motor neurons signal to your muscles to move the hand, in less time than it took you to read this sentence!

Figure 8.2.3: Signaling across nerve cells


Phases of action potential & role of gated ion channels

1. All cells have a membrane potential however, only certain kinds of cells, including neurons and muscle cells, have the ability to generate changes in their membrane potentials. Collectively these cells are called excitable cells. The membrane potential of an excitable cell in a resting (unexcited) state is called the resting potential, and a change in the resting potential may result in an active electrical impulse.

2 Neurons have special ion channels, called the gated ion channels, that

ahoy the cell to change its membrane potential in response to stimuli the cell receives. If the stimulus opens a potassium channel, an increase in efflux of potassium will occur, and the membrane potential will become more negative. Such an increase in the electrical gradient across the membrane is called a hyperpolarization. If the channel opened by the stimulus is a sodium channel, an increased influx of sodium will occur, and the membrane potential will become .less negative. Such a reduction in the electrical gradient is called a depolarization. Voltage changes produced by stimulation of this type are called إمكانات متدرجة because the magnitude of change (either hyperpolarization or depolarization) depends on the strength of the stimulus: A larger stimuls will open more channels and will produce a larger change in permeability.

  1. In an excitable cell, such as a neuron, the response to a depolarizing
    stimulus is graded with stimulus intensity only up to, a particular level of depolarization, called the threshold potential. If a depolarization reaches the threshold, a different type of response, called an action potential, will be triggered.
  2. The action potential is the nerve impulse. It is a nongraded all-or-none event, meaning that the magnitude of the action potential is independent of the strength of the depolarizing stimulus that produced it, provided the depolarization is sufficiently large to reach threshold. Once an action potential is triggered, the membrane potential goes through a stereotypical sequence of changes.
  3. During the depolarizing phase, the membrane polarity briefly reverses, with the interior of the cell becoming positive with respect to the outside. This is followed rapidly by a steep repolarizing phase, during which the membrane potential returns to its resting level. Fig. 2.5.
  4. There may also be a phase, called the undershoot, during which the membrane potential is more negative than the normal resting potential. The whole event is typically over within a few milliseconds.

Role of gated ion channelgein the action potential:

The action potential arises because the plasma membranes of excitable cells have special voltage-gated channels. These ion channels have gates that open and close in response to changes in membrane potential. Fig. 2.4, 2.5

Two types of voltage-gated channels contribute to the action potential: potassium channels and sodium channels.

كل potassium channel has , a single gate that is voltage-sensitive it is closed when resting and opens slowly in response to depolarization.

By contrast, each sodium channel has two voltage-sensitive gates

(i) an ‘activation gate, that is closed when resting and responds to depolarization by opening rapidly, و

(ثانيا) an inactivation gate, that is open when resting and responds to depolarization by closing slowly.

In the membrane’s resting state, the inactivation gate is open but the activation gate is closed, so the channel does not allow Na + to enter the neuron. Upon

depolarization the activation gate opens quickly, causing an influx of Na, which depolarizes the membrane further, opening more voltage-gated sodium channels and causing still more depolarization. This inherently explosive process. example of positive feed back, continues until all the sodium channels at the stimulated site of the membrane are open.

Two factors underlie the rapid repolarizing phase of the action potential as membrane potential is returned to rest. First, the sodium channel inactivation gate, which is slow to respond to changes in voltage, has time to respond to depolarization by closing, returning sodium permeability to its low resting level. Second, potassium channels whose voltage-sensitive gates respond relatively slowly to depolarization, have had time to open. As a result, during repolarization, K + flows rapidly out of the cell, helping restore the internal negativity of the resting neuron. The potassium channel gates are also the main cause of the undershoot, or hyperpolarization, which follows the repolarizing phase. Instead of returning immediately to their resting position, these relatively slow-moving gates remain open during the undershoot, allowing potassium to keep flowing out of the neuron. The continued potassium outflow makes the membrane potential more negative. During the undershoot, both the activation gate and the inactivation gate of the sodium channel are closed. If a second depolarizing stimulus arrives during this period, it will be unable to trigger an action potential because the inacthiation gates have not had time to reopen after the preceding action potential. This period when the neuron is insensitive to depolarization is called the فترة الحرارية، and it sets the limit on the maximum rates at which action potentials can be generated. Fig. 2.6


شاهد الفيديو: - Ion channels - summary - القنوات الأيونية - خلاصة (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Yok

    أنت ترتكب خطأ. يمكنني ان ادافع عن هذا المنصب. اكتب لي في PM.

  2. Garvan

    في ذلك شيء ما. أصبح كل شيء واضحًا ، شكرًا جزيلاً للمساعدة في هذا السؤال.

  3. Athelstan

    غريب حقا

  4. Colquhoun

    يمكنني أن أقدم لكم زيارة الموقع ، مع عدد كبير من المقالات حول موضوع الاهتمام لك.

  5. Cosmas

    أعتذر عن التدخل ، أردت أن أعرب عن رأيي أيضًا.



اكتب رسالة