Ionikanavat

Ionikanavat ovat solukalvon läpäiseviä proteiineja, jotka muodostavat poran ionien kululle. Ne ovat selektiivisiä Na+, K+, Ca2+ ja Cl− -ioneille, ja niiden avautuminen sekä sulkeutuminen riippuvat erilaisista ärsykkeistä. Toimintansa kautta ne mahdollistavat solujen sähköisen toimintakyvyn: toimintapotentiaalien syntymän ja johtumisen, synaptisen välittymisen sekä lihasten supistumisen, ja ne osallistuvat myös solujen homeostaasiin sekä aistien signaalinvaihtoon.

Rakenne ja gating: Monet ionikanavat ovat monomeerisiä tai tetramerisiä, ja niiden pore-alueen rakenne määrittää ionien kulun valikoivuuden. Jännitteisesti gated-kanavat sisältävät S1–S4-jännitetuntoisen alueen sekä S5–S6-pore-alueen. Ligandi-gated-kanavat avautuvat sitoutuessaan ligandien, kuten asetyylikoliinin, GABA:n tai glutamaatin, vaikutukseen. Mekaanisesti gated-kanavat reagoivat kalvon mekaaniseen venymään, ja termoregulatoriset TRP-kanavat reagoivat lämpötilaan ja kemiallisiin ärsykkeisiin.

Fysiologinen merkitys: Ne mahdollistavat toimintapotentiaalin nopean syntymisen ja johtumisen, synaptisen välittymisen sekä lihasten supistumisen. Niillä on keskeinen rooli aistien signaalinvälityksessä ja solujen homeostaasin ylläpidossa.

Regulaatio ja kliininen merkitys: Kanavien toimintaa säätelevät jännite, ligandit sekä mekaaniset ärsykkeet ja fosforylaatio. Myrkyt ja lääkeaineet voivat estää tai muuttaa gateausta; esimerkiksi natriumkanavien paikallispuudutteet ja tetrodotoksiini sekä kalsiumkanavien estäjät ovat tunnettuja. Kanalopatiana viittaa kanavien geneettisiin virheisiin, jotka voivat aiheuttaa epilepsiaa, Long QT -syndroomaa sekä kystistä fibroosia CFTR-kanavassa.

Tutkimus: Ionikanavien toimintaa tutkitaan elektrofysiologian ja rakenteellisen biologian menetelmillä; patch-clamp-tekniikka ja cryo-EM ovat keskeisiä työkaluja.