Ca2Kanäle

Ca2Kanäle sind transmembranale Proteinkanäle, die den Einstrom von Calciumionen (Ca2+) in Zellen ermöglichen. Sie öffnen sich als Reaktion auf Membranpotenzialänderungen oder auf Liganden und erzeugen Ca2+-Signale, die eine Vielzahl zellulärer Prozesse steuern, darunter Neurotransmitterfreisetzung, Muskelkontraktion und Genexpression.

Der Kanal besteht hauptsächlich aus der pore-forming α1-Untereinheit, die aus vier Domänen mit je sechs transmembranen Segmenten aufgebaut ist. Diese Untereinheit bestimmt Ionenselektivität, Aktivierung und Inaktivierung. Zusätzlich modulieren β- und α2δ-Unteraünheiten Trafficking, Stabilität und funktionelle Eigenschaften. Ca2Kanäle werden grob in drei Hauptfamilien unterteilt: Cav1.x (L-Typ), Cav2.x (N-, P/Q-, R-Typ) und Cav3.x (T-Typ). Unterschiede in Aktivierung, Inaktivierung, Leitfähigkeit und Gewebeattribution ermöglichen vielfältige Funktionen in Nervensystem, Herz und Glatte Muskulatur.

Wichtige Funktionen umfassen die Beteiligung an der neurosekretären Freisetzung, der elektromechanischen Kopplung in Herz- und Skelettmuskulatur sowie der Regulation von Genexpression und synaptischer Plastizität. Cav1-Kanäle dominieren in Herz und glatter Muskulatur, während Cav2- und Cav1/α2δ-Komplexe eine zentrale Rolle in präsynaptischer Freisetzung spielen; Cav3-Kanäle tragen zu niedervoltigen Aktivierungskaskaden und rhythmischen neuronalen Aktivitäten bei.

Pharmakologisch relevant sind Calciumkanalblocker wie Dihydropyridine (z. B. Nifedipin), Phenylalkylamine (Verapamil) und Benzothiazepine (Diltiazem), die vor allem Cav1-Kanäle hemmen. Peptidische Toxine wie ω-Conotoxine blockieren N-Typ-Kanäle. Mutationen in CACNA1-Familien gene (z. B. CACNA1C, CACNA1A) sind mit Kanalopathien verknüpft, darunter Migräne, Ataxie und syndromale Herzrhythmusstörungen.