Ionekanalsignalisering

Ionekanalsignalisering refererer til den delen av cellulære signaleringsprosesser som involverer ionekanaler. Ionekanaler gir kontrollert transport av ioner over plasmamembranen, og ved å styre ionstrømmer endres membranpotensial og innvendig ionkonsentrasjon. Disse endringene fungerer som både elektriske og kjemiske signaler som påvirker mange cellulære beslutninger og responsmekanismer.

Ionekanaler kan være åpnet av ulike stimuli, og dermed klassifiseres de etter aktivering: spenningsstyrte (voltage-gated) kanaler åpnes ved endringer i membranpotensial; ligandstyrte kanaler åpnes når spesifikke molekyler binder; mekanosensitive aktiveres av mekanisk strekk; temperaturstyrte kanaler av varmere/kjølige forhold. Når kanaler åpnes, strømmer Na+, K+, Ca2+ eller Cl−, noe som endrer elektrisk signal eller konsentrasjoner i cytosol og organeller.

Calciumioner spiller en særlig sentral rolle som sekundær budbringere i ionekanalsignalisering. Ca2+-innstrømning gjennom reseptorstyrte eller spenningsstyrte kanaler aktiverer proteinkjeder som calmodulin og ulike kinaseveier (f.eks. CaMKII, PKC), og påvirker eksocytose, cytoskjelettet, genuttrykk og metningsprosesser. Signaler kan også kobles til cAMP/DAG-veier og andre sekundære budbringere.

Ionekanalsignalisering er essensiell for nervesystemets elektriske excitabilitet, hjertets rytme og sammentrekning, samt hormonfrigjøring i endokrine celler og sensorisk transduksjon i sanseorganer. Avvik i kanalkarakteristikk eller regulering fører til såkalte kanalopatier, for eksempel lang QT-syndrom, epilepsi eller cystisk fibrose.

Forskning i ionekanalsignalisering bruker teknikker som patch-clamp-voltammetri og optogenetikk, hvor lys-aktiviserte ionekanaler som channelrhodopsin brukes til presis kontroll av membranstrømmer og signalveier.