Ioncsatornák

Az ioncsatornák olyan membránfehérjék, amelyek ionok számára nyíló csatornát képeznek a sejtmembránban. Ezek lehetővé teszik az ionok passzív áramlását az elektro-kémiai gradientusuk mentén, és ezzel alapvető szerepük van az idegi és izomfunkciókban, valamint sok más sejtfolyamatban. A fő ionok közé tartoznak a Na+, K+, Ca2+ és Cl−; a csatornák szelektíven átengedik az adott iont.

Gating (nyitás) szerint az ioncsatornák négy fő típusba sorolhatók: voltagfüggő (pl. Na+, K+ és Ca2+ csatornák), ligandfüggő vagy ligand-szabályozott (például nikotinnal acetilkolin receptor, GABA_A receptor, glutamáttal kapcsolódó receptorok), mechanoszenzitív (például Piezo1/2) és hőfüggő/thermoTRP-csatornák (például TRP-csatornák). A nyitást vagy a zárást a membránpotenciál változása, egy ligandum kötődése vagy mechanikai ingerek válthatják ki.

Szerkezetük gyakran több alegységből álló transzmembrán fehérje, amely a pórust létrehozza. A szelektivitási filter meghatározza, hogy mely ionok és milyen állapotban jutnak át. A csatorna működéséhez szükséges konformáció-változások és a többi részegység együttműködése határozza meg a nyitva-tartás folyamatát.

Fiziológiai szerepük: idegsejtekben és izomsejtekben részt vesznek az akciós potenciálok képzésében és propagálásában, a neurotranszmitter-szabályozásban és a Ca2+ beáramlás révén szinaptikus folyamatokban; számos területen hozzájárulnak az epiteliális és egyéb sejttípusok ion- és vízgazdálkodásához.

Klinikai és kutatási vonatkozások: a mutációk channelopathiákat okozhatnak (például epilepszia, hosszú QT-szindróma). A vizsgálatokhoz patch-clamp elektrofiziológia és cryo-EM szerkezet-biológia alkalmazható. Gyógyszerfejlesztésben sok csatornát céloznak meg, például Na+ csatornák blokkolói vagy GABAerg receptorok modulátorai.