Canal iónico dependiente de voltaje
Los canales iónicos dependientes de voltaje son una clase de proteínas transmembrana que forman canales iónicos que se activan por cambios en el potencial eléctrico de la membrana cerca del canal. El potencial de membrana altera la conformación de las proteínas del canal, regulando su apertura y cierre. Las membranas celulares son generalmente impermeables a los iones , por lo que deben difundirse a través de la membrana a través de los canales de proteínas transmembrana. Tienen un papel crucial en las células excitables, como los tejidos neuronales y musculares, lo que permite una despolarización rápida y coordinada en respuesta al cambio de voltaje desencadenante . Se encuentra a lo largo del axón.y en la sinapsis , los canales iónicos controlados por voltaje propagan direccionalmente las señales eléctricas. Los canales iónicos regulados por voltaje suelen ser específicos de iones y se han identificado canales específicos para iones de sodio (Na + ), potasio (K + ), calcio (Ca 2+ ) y cloruro (Cl - ). [1] La apertura y el cierre de los canales se activan al cambiar la concentración de iones y, por lo tanto, el gradiente de carga entre los lados de la membrana celular. [2]
Los canales iónicos dependientes de voltaje generalmente se componen de varias subunidades dispuestas de tal manera que hay un poro central a través del cual los iones pueden viajar a favor de sus gradientes electroquímicos . Los canales tienden a ser específicos de iones, aunque a veces pueden viajar a través de ellos iones de tamaño y carga similares. La funcionalidad de los canales iónicos controlados por voltaje se atribuye a sus tres unidades discretas principales: el sensor de voltaje, el poro o vía conductora y la puerta. [3] Los canales de Na + , K + y Ca 2+ están compuestos por cuatro dominios transmembrana dispuestos alrededor de un poro central; estos cuatro dominios son parte de una sola subunidad α en el caso de la mayoría de Na + y Ca 2+canales, mientras que hay cuatro subunidades α, cada una de las cuales contribuye con un dominio transmembrana, en la mayoría de los canales de K + . [4] Los segmentos que atraviesan la membrana, denominados S1-S6, toman la forma de hélices alfa con funciones especializadas. Los segmentos transmembrana quinto y sexto (S5 y S6) y el bucle de poro desempeñan la función principal de conducción de iones y comprenden la puerta y el poro del canal, mientras que S1-S4 sirven como región de detección de voltaje. [3] Las cuatro subunidades pueden ser idénticas o diferentes entre sí. Además de las cuatro subunidades α centrales, también hay subunidades β reguladoras, con oxidorreductasaactividad, que se localizan en la superficie interna de la membrana celular y no atraviesan la membrana, y que se coensamblan con las subunidades α en el retículo endoplásmico . [5]
Los estudios estructurales cristalográficos de un canal de potasio han demostrado que, cuando se introduce una diferencia de potencial sobre la membrana, el campo eléctrico asociado induce un cambio conformacional en el canal de potasio. El cambio conformacional distorsiona la forma de las proteínas del canal lo suficiente como para que la cavidad, o canal, se abra para permitir que se produzca un flujo de entrada o salida a través de la membrana. Este movimiento de iones a favor de sus gradientes de concentración genera posteriormente una corriente eléctrica suficiente para despolarizar la membrana celular.
Los canales de sodio y los canales de calcio dependientes de voltaje están formados por un solo polipéptido con cuatro dominios homólogos. Cada dominio contiene 6 hélices alfa que atraviesan la membrana . Una de estas hélices, S4, es la hélice de detección de voltaje. [6] El segmento S4 contiene muchas cargas positivas, de modo que una carga positiva alta fuera de la célula repele la hélice, manteniendo el canal en su estado cerrado.
