Ioi-kanal

Ioien kanal baten egitura:
1. Kanalaren dominioak (normalean 4 dira)
2. Kanpoko harrera lekua.
3. Iragazpen hautakorra.
4. Iragazpen hautakorraren diametroa.
5. Fosforilazio gunea.
6. Zelula mintza.

Ioi-kanala edo kanal ionikoa zelula mintza zeharkatzen duen proteina mota bat da, poro bat osatzen duena eta zenbait ioik selektiboki zeharka dezaketena, gradiente elektrokimikoaren alde.[1] Urez beteriko poro edo ubide baten antza du, jarioa erregulatzeko konportak dituena.

Na+, K+, Ca2+ edo Cl− ioiak zelula mintzean zehar igarotzea ahalbidetzen du, ioi bakoitzaren gradiente elektrokimikoaren arabera. Beraz, ezinbestekoa da zelularen oreka eta homeostasia mantentzeko, eta zelula kitzikagarrien (neurona, miozito) atsedeneko potentziala lortzeko.[2]

Oinarrizko ezaugarriak

Zelula mintzaren funtzio garrantzitsuenetako bat kanpoko matrizearekin sustantziak elkartrukatzea da. Gradientearen alde egiten duenean garraio pasiboa izenaz ezagutzen da, ez baitu energiarik gastatu behar. Kargarik gabeko molekulek (O2, CO2...) mintza arazorik gabe zeharkatzen dute, baina kargadunek transmintzeko proteinak erabiltzen dituzte. Ioien kasuan kanal ionikoak erabiltzen dira.[3]

Kanalek oinarrizko ezaugarri hauek dituzte:[4]

  • ioiak garraiatzen dituzte, beti gradiente elektrokimikoaren alde jokatuz. Ioien igarotze ratioa oso handia da, 106 ioi segunduko edo gehiago.
  • ioi zehatzak ezagutu eta hautatzen dituzte (iragazkortasun selektiboa dute)
  • ireki eta itxi egiten dira kinada zehatzei erantzunez.

Sailkapena

Barne belarriko zelula batek, esate baterako, 300 ioi-kanal mota izan ditzake.[5] Kanala ireki eta ixten duen mekanismoa (ingelesez: gating) mintzeko potentzial-diferentziaren, sustantzia kimikoen, tenperatura aldaketen edo mintzaren deformazio baten bidez erregulatzen da, besteak beste.

Potentzial-diferentziaren araberako kanalak

Hauen funtzio nagusia bulkada elektrikoak transmititzea da, mintzaren alde bietan dauden anioien eta katioien kontzentrazioaren bidez sortarazten baitira. Mintzaren potentzial elektrikoan gertatzen diren aldaketek kanalen 3. mailako konformazioan aldaketak eragiten dituzte eta poroak ireki egiten dira. Zelula kitzikagarrietan (neurona, muskulu zelulak...) kopuru handitan agertzen dira.

  • Sodio kanalak (Na+): Neuronen eta muskuluetako zelulen ekintza potentzialaren despolarizazio faseaz arduratzen dira, 1-2 milisegundutan Na+ ioien oreka potentziala lortzen baitute. 4.000 aminoazidotik gorako α azpiunitateak dituzte eta transmintzeko seina segmentuko lau dominio elkartzen dira. β azpiunitateak laguntzaileak baino ez dira. α zein β azpiunitateak oso glikosilaturik daude.
  • Potasio kanalak (K+): α azpiunitatea baino ez du, hau ere sei transmintzeko segmentuduna. Neuronetan sodio kanalek eragindako despolarizazioak aktibatzen ditu eta K+ ioiak zelulatik ateratzen direnean mintza berriz polarizatzen da. Potasioaren kanalek beste hainbat prozesuetan ere hartzen dute parte: zeluletako atseden potentziala, zelula automatikoen jaurtiketa-maiztasuna, neurotransmisoreen askapena, intsulina jariaketa, zelulla epitelialetako elektrolitoen garraioa, muskulu leunaren uzkurdura, zelula bolumenaren mantenua...
  • Kaltzio kanalak (Ca2+): α2δ, β, eta γ azpiunitateak dituzte. Atsedenean dagoen zelula baten barnealdean kanpoan baino 20.000 aldiz kaltzio gutxiago dago baina zelula mintza kaltioarentzako nahiko iragazkaitza da. Kaltzioa sartzeak ekintza potentziala nabarmen aldatzen du eta hainbat prozesutan hartzen du parte, nagusiena neuronetako neurotransmisoreen askapenean, baina baita hormonen jarioan, zelulen diferentziazioan eta noski, osteogenesian ere bai.
  • Kloruro kanalak (Cl-): Zelulen kitzikaduran garraio transepitelialean eta zelularen bolumena eta pHa orekatzen hartzen du parte. Zelula mintzaz gain ohikoak dira mitokondrioen mintzetan ere.

Ligandoek erregulaturiko kanalak

Sustantzia kimiko batek (neurotransmisorea, hormona, cAMP...) mintzeko energia askean aldaketa bat sortarazten du eta kanalaren konformazioa aldatu egiten da poroa irekiz. Nerbio bulkadaren transmisioan zelula post-sinaptikoko dendritetako mintzean kopuru handitan agertzen dira.

Lipidoek erregulaturiko kanalak ere badaude. Jarduera hau duten lipido ezagunenak fosfatidilinositol 4,5 bisfosfatoa (PIP2) eta azido fosfatidikoa dira.[6]

Kanal mekanosentikorrak

Bulkada mekaniko batek irekitzen dituen kanalak dira, normalean mintza luzatu eta honek sorturiko tentsioaren bidez. Zitoeskeletoak parte hartzen duela pentsatzen da.

Garrantzia biologikoa

Ioi-kanalak bereziki garrantzitsuak dira nerbio sistemako bulkada elektrikoa transmititzeko orduan. Naturan animalia eta landareek garatu dituzten pozoien helburua kanal hauek blokeatzea izaten da. Nerbio sistemaz gain erantzunkizun handia dute muskuluen uzkurduran, bihotzaren erritmoan, T linfozitoen aktibazioan eta pankreako zelulek intsulina jariatzeko orduan.[7]

Historia

Ioi-kanalen kontzeptua Alan Hodgkin eta Andrew Huxleyk proposatu zuten 1952. urtean, txibi erraldoiaren neuronetako axoiak ikertzen zituztenean. Na+ eta K+ korronteak mintzeko toki jakinetan agertzen zirela ikusi zuten. Erwin Neher eta Bert Sakmann ikerlariek "patch clamp" teknikaren bidez kanaletako korronte elektrikoak neurtu zituzten eta honi esker Kimikako Nobel Saria jaso zuten. Geroago Roderick MacKinnon-en taldeak ioi-kanal bat kristalizatzea lortu zuen eta X izpien bidez aztertu zuen. Horrek ere Nobel Saria jaso zuen 2003. urtean.

Ikus, gainera

Erreferentziak

  1. ↑ Ioi-kanal. Euskalterm, ivap.euskadi.eus (Noiz kontsultatua: 2024-7-29).
  2. ↑ Subramanyam, Prakash; Colecraft, Henry M.. (2015-01-16). «Ion Channel Engineering: Perspectives and Strategies» Journal of Molecular Biology 427 (1): 190–204.  doi:10.1016/j.jmb.2014.09.001. ISSN 0022-2836. (Noiz kontsultatua: 2020-01-20).
  3. ↑ Neverisky, Daniel L.; Abbott, Geoffrey W.. (2016-07-03). «Ion channel–transporter interactions» Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology 51 (4): 257–267.  doi:10.3109/10409238.2016.1172553. ISSN 1040-9238. PMID 27098917. PMC PMC5215868. (Noiz kontsultatua: 2020-01-20).
  4. ↑ Hille, B.. (1984). Ion Channels of Excitable Membranes. Sunderland, Mass: Sinauer Associates, Inc., 5 or. ISBN 978-0-87893-321-1..
  5. ↑ (Ingelesez) Gabashvili, Irene S.; Sokolowski, Bernd H. A.; Morton, Cynthia C.; Giersch, Anne B. S.. (2007-09-01). «Ion Channel Gene Expression in the Inner Ear» Journal of the Association for Research in Otolaryngology 8 (3): 305–328.  doi:10.1007/s10162-007-0082-y. ISSN 1438-7573. PMID 17541769. PMC PMC2538437. (Noiz kontsultatua: 2020-01-20).
  6. ↑ Hansen, Scott B.; Tao, Xiao; MacKinnon, Roderick. (2011-08-28). «Structural basis of PIP2 activation of the classical inward rectifier K+ channel Kir2.2» Nature 477 (7365): 495–498.  doi:10.1038/nature10370. ISSN 0028-0836. PMID 21874019. PMC 3324908. (Noiz kontsultatua: 2020-01-20).
  7. ↑ (Ingelesez) Camerino, Diana Conte; Tricarico, Domenico; Desaphy, Jean-François. (2007-04-01). «Ion channel pharmacology» Neurotherapeutics 4 (2): 184–198.  doi:10.1016/j.nurt.2007.01.013. ISSN 1878-7479. (Noiz kontsultatua: 2020-01-20).

Kanpo estekak