Los canales de iones son proteínas de membrana formadoras de poros que permiten que los iones pasen a través del poro del canal. Sus funciones incluyen el establecimiento de un potencial de membrana en reposo , [1] la formación de potenciales de acción y otras señales eléctricas por gating el flujo de iones a través de la membrana celular , el control del flujo de iones a través secretoras y células epiteliales , y la regulación celular volumen. Los canales de iones están presentes en las membranas de todas las células. [2] [3] Los canales de iones son una de las dos clases de ionofóricosproteínas, el otro son transportadores de iones . [4]
El estudio de los canales iónicos a menudo implica biofísica , electrofisiología y farmacología , mientras se utilizan técnicas que incluyen pinzamiento de voltaje , pinzamiento de parche , inmunohistoquímica , cristalografía de rayos X , fluoroscopia y RT-PCR . Su clasificación como moléculas se conoce como canalómica .
Hay dos características distintivas de los canales iónicos que los diferencian de otros tipos de proteínas transportadoras de iones: [4]
Los canales de iones se encuentran dentro de la membrana de todas las células excitables [3] y de muchos orgánulos intracelulares . A menudo se describen como túneles estrechos llenos de agua que solo permiten el paso de iones de cierto tamaño y / o carga. Esta característica se llama permeabilidad selectiva . El poro del canal arquetípico tiene solo uno o dos átomos de ancho en su punto más estrecho y es selectivo para especies específicas de iones, como sodio o potasio . Sin embargo, algunos canales pueden ser permeables al paso de más de un tipo de ión, y por lo general comparten una carga común: positiva ( cationes ) o negativa ( aniones). Los iones a menudo se mueven a través de los segmentos del poro del canal en una sola fila casi tan rápido como los iones se mueven a través de la solución libre. En muchos canales iónicos, el paso a través del poro está gobernado por una "puerta", que puede abrirse o cerrarse en respuesta a señales químicas o eléctricas, temperatura o fuerza mecánica.
Los canales de iones son proteínas de membrana integrales , típicamente formadas como ensamblajes de varias proteínas individuales. Dichos conjuntos de " subunidades múltiples " normalmente implican una disposición circular de proteínas idénticas u homólogas empaquetadas estrechamente alrededor de un poro lleno de agua a través del plano de la membrana o bicapa lipídica . [5] [6] Para la mayoría de los canales iónicos activados por voltaje , las subunidades formadoras de poros se denominan subunidades α, mientras que las subunidades auxiliares se denominan β, γ, etc.
Debido a que los canales subyacen al impulso nervioso y a que los canales "activados por transmisores" median la conducción a través de las sinapsis , los canales son componentes especialmente prominentes del sistema nervioso . De hecho, numerosas toxinas que los organismos han desarrollado para apagar el sistema nervioso de depredadores y presas (por ejemplo, los venenos producidos por arañas, escorpiones, serpientes, peces, abejas, caracoles marinos y otros) funcionan modulando la conductancia del canal iónico y / o cinética. Además, los canales de iones son componentes clave en una amplia variedad de procesos biológicos que implican cambios rápidos en las células, tales como cardíaco , esquelético y músculo liso contracción ,transporte epitelial de nutrientes e iones, activación de células T y liberación de insulina de células beta pancreáticas . En la búsqueda de nuevos fármacos, los canales iónicos son un objetivo frecuente. [7] [8] [9]