VSSC (вольтажные натриевые каналы)

Особенности структуры ионного канала в большинстве своем аналогичны, как для VSSC так и для VSCC. Оба имеют “поры”, которые представляют собой сам канал, позволяющий ионам перемещаться от одной стороны мембраны к другой. Однако, вольтажные ионные каналы имеют более сложную структуру чем просто отверстия или поры в мембране. Эти каналы представляют собой длинные последовательности аминокислот, включающие субъединицы, и четыре разные субъединицы для образования критической поры, известной как а-субъединица. Кроме того, с четырьмя субъединицами связанны и другие белки, и они, как предполагается, имеют регуляторные функции.

Давайте теперь построим с нуля вольтажный ионный канал и опишем известные функции для каждой части протеинов, составляющих эти каналы. Субъединица белка образующего пору, имеет шесть трансмембранных сегментов (Рисунок 3-19). Трансмембранный сегмент 4 может определять разницу в заряде, проходящем через мембрану и, следовательно, является наиболее электрически чувствительной частью вольтажного канала. Трансмембранный сегмент 4, таким образом, функционирует как вольтметр и когда он обнаруживает изменение заряда ионов, он может предупредить остальную часть протеинов и начать конформационные изменения ионного канала, открывая или закрывая его. Эта же общая структура существует как для VSSC (Рисунок 3-19A), так и для VSCC (Рисунок 3-19В), но точные аминокислотные последовательности белковых субъединиц, очевидно, различны для VSSC и VSCC. Каждая субъединица вольтажного ионного канала имеет внеклеточную аминокислотную петлю между трансмембранными сегментами 5 и 6 (Рисунок 3-19). Эта секция аминокислот служит в качестве “ионного фильтра” и находится в таком положении, что может закрывать наружный выход поры. Это изображается как дуршлаг молекулярно сконфигурированный таким образом, чтобы позволить проходить только ионам натрия через натриевый канал слева и только ионам кальция через кальциевый канал справа (Рисунок 3-19).

Четыре версии копии натриевого канала, этого белка, нанизаны вместе, чтобы сформировать одну полную пору ионного канала VSSC (Рисунок 3-20A). Цитоплазматические петли аминокислот, которые связывают эти четыре субъединицы вместе являются участками, которые регулируют различные функции натриевого канала. Например, на коннекторной петле между третьей и четвертой субъединицами VSSC, существуют аминокислоты, которые действуют как “пробка”, для закрытия канала. Подобно шару на аминокислотной цепи, эта “пора-инактиватор” останавливает канал на внутренней мембранной поверхности поры (Рисунок 3-20А и В). Это физическая блокировка отверстия в поре, напоминающая старомодную пробку для слива в ванной. Порообразующий блок VSSC также показан как значок на Рисунке 3-20B с отверстием в середине поры и инактиватором пор готовым закрыть отверстие изнутри.

Многие рисунки в учебниках представляют вольтажные ионные каналы с внешней ячейкой на верхней части рисунка; это то, как ионный канал показанный на Рисунках 3 -20А и В. Здесь мы также показываем как выглядит канал, когда внутренняя ячейка находится в верхней части рисунка, так как на протяжении всей книги эти каналы часто будут показаны на пресинаптических мембранах, где внутренняя часть нейрона ориентирована вверх и его наружная часть, а именно находящаяся при синапсе, вниз, такая ориентация и представлена на Рисунке 3-20С. В любом случае натрий хранится вне нейрона, когда канал закрыт или инактивирован и поток натрия направляется в нейрон, когда канал открыт, активирован, и поры не закупорены аминокислотной петлей. Вольтажные натриевые каналы могут иметь один или несколько регуляторных белков, некоторые из которых называются ß-единицами, они расположенные в трансмембранной области и граничат с а-порообразующей единицей (Рисунок 3-20C). Функция этих ß-субъединиц четко не установлена, но они могут изменять действие а-единицы и тем самым косвенно влиять на открытие и закрытие канала. Возможно, что ß-единицы являются фосфопротеинами и что их фосфорилирование или дефосфорилирование может влиять на то, насколько сильное воздействие они оказывают на регуляцию ионного канала. Действительно, сама а-единица также может быть фосфопротеином, с возможностью того, что ее фосфорилирование может регулироваться каскадом сигнальной трансдукции и, следовательно, увеличивать или уменьшать чувствительность ионного канала к изменениям ионной среды. Это обсуждается в Главе 1 как часть каскада сигнальной трансдукции и ионные каналы в некоторых случаях могут выступать в качестве третьего, четвертого или последующих мессенджеров, вызванных нейротрансмиссией. Обе ß-субъединицы и сама а-субъединица могут имеют различные участки связывания разных психотропных препаратов, особенно противосудорожных, некоторые из которых также полезны как стабилизаторы настроения или как избавляющие от хронической боли. Конкретные препараты будут обсуждаться более подробно в главах о стабилизаторах настроения (Глава 8) и о боли (Глава 10).