Canale ionico: differenze tra le versioni

Un '''canale ionico''' è una proteina trans-membrana (cioè attraversa la [[membrana cellulare]]) che permette il passaggio di determinati [[Ione|ioni]] dall'esterno all'interno della [[cellula]] o viceversa.

I canali ionici sono selettivi per una o poche specie ioniche.

 

== Classificazione ==

Due tipi particolari di canali ionici sono quelli [[Potenziale elettrico|voltaggio]]- e chemio-dipendenti. Tali strutture sono in grado di passare da uno stato di apertura ad uno di chiusura o inattivazione in seguito a stimolazioni elettriche o chimiche.

I canali chemio-dipendenti sono in grado di aprirsi dopo aver legato un certo messaggero; sono presenti nelle [[membrana|membrane]] post-[[sinapsi|sinaptiche]] e si aprono dopo aver legato un [[neurotrasmettitore]].

 

== Canali ionici attivati da ligando ==

I '''canali ionici attivati da [[ligando]]''' sono anche noti come recettori [[recettore ionotropico|recettori ionotropici]]. Sono costituiti da [[proteina|proteine]] di membrana con struttura simile ad altri canali ionici ma che contengono un sito in grado di legare un [[ligando]] (recettore), solitamente nel dominio extracellulare. Questi sono i recettori su cui agiscono tipicamente i ''[[neurotrasmettitore|neurotrasmettitori]] veloci''. Alcuni esempi sono il ''[[recettore colinergico]] nicotinico'', il ''recettore <math>GABA_A</math>'' e i ''recettori del [[acido glutammico|glutammato]]'' del tipo NDMA (N-metil-D-aspartato), AMPA (<math>\alpha</math>-amino-3-idrossi-5-metil-4-isossazolopropionato) e [[kainato]].

 

=== Struttura Molecolare ===

I '''canali ionici regolati da ligandi''' hanno caratteristiche strutturali in comune con gli altri canali ionici. Il [[recettore nicotinico]] dell'[[acetilcolina]]'' rappresenta il recettore più dettagliatamente studiato. È costituito dall'assemblaggio di quattro subunità diverse definite <math>\alpha,\beta,\gamma,\delta</math>, ognuna con una massa molecolare di 40-58 kDa. La struttura oligomerica (<math>\alpha_2,\beta,\gamma,\delta</math>) possiede due ''siti di legame dell'[[acetilcolina]]'', ognuno situato all'interfaccia fra una delle due subunità <math>\alpha</math>e la subunità adiacente.

Per attivare il recettore entrambi i siti devono legare una molecola di [[acetilcolina]]. Ogni subunità attraversa la membrana quattro volte: in tal modo il canale risulta rivestito da non meno di 20 <math>\alpha</math>-eliche che attraversano la membrana formando la parete del poro centrale.<br>

 

=== Il meccanismo di cancello ===

I recettori di questo tipo controllano gli eventi [[sinapsi|sinaptici]] più veloci del sistema nervoso nei quali un [[neurotrasmettitore]] agisce sulla membrana postsinaptica di una [[cellula]] nervosa o muscolare e ne aumenta transitoriamente le permeabilità a particolari [[ione|ioni]]. La maggior parte dei [[neurotrasmettitore|neurotrasmettitori]] eccitatori, come l'[[acetilcolina]] a livello della giunzione neuromuscolare o il [[acido glutammico|glutammato]] nel [[sistema nervoso centrale]], causa un ''aumento di permeabilità al [[sodio]] e al [[potassio]]''. Questo produce essenzialmente una ''corrente di ioni [[sodio]]'' verso l'interno della cellula, che si ''[[depolarizzazione|depolarizza]]'' e aumenta le probabilità che si generino dei ''[[potenziale d'azione|potenziali d'azione]]''. L'azione del [[neurotrasmettitore]] raggiunge un picco in una frazione di millisecondo e decade entro pochi millisecondi. L'elevata velocità di questa risposta implica che l'accoppiamento tra recettore e canale ionico sia diretto; la stessa struttura molecolare del complesso recettore/canale ne è una conferma (vedi sopra).

 

== Canali ionici come bersaglio dei farmaci ==

I '''canali ionici''' sono costituiti da molecole proteiche disposte in modo da formare pori ripieni d'acqua che attraversano le membrane, e sono in grado di passare da uno stato aperto a uno chiuso. L'intensità e la direzione del movimento ionico attraverso il poro sono governate dal gradiente elettrochimico per lo ione in questione. Questo fattore dipende dalla concentrazione dello [[ione]] ai due lati della membrana e dal potenziale di membrana. I canali ionici sono caratterizzati:

 

 

==== Canali regolati dal voltaggio ====

La maggior parte dei '''canali regolati dal voltaggio''' si ''aprono in seguito a [[depolarizzazione]]'' della [[membrana cellulare]]. Formano un gruppo molto importante perché la loro funzione è alla base del meccanismo dell'eccitabilità di membrana. I più importanti canali di questo gruppo sono selettivi al ''[[sodio]]'', al ''[[potassio]]'' o al ''[[Calcio (metallo)|calcio]]''. In generale, l'apertura del canale (''attivazione'') indotta dalla [[depolarizzazione]] di membrana è di breve durata; questo avviene anche se la depolarizzazione viene mantenuta. In alcuni canali, l'''attivazione iniziale'' dei canali è seguita da un processo più lento di ''inattivazione''.

 

==== Canali regolati da ligandi ====

I '''canali regolati da un ligando''' vengono attivati dal legame di una sostanza chimica a un sito posto sulla molecola del canale. Con questa modalità agiscono i [[neurotrasmettitore|neurotrasmettitori]] veloci, come il ''[[acido glutammico|glutammato]]'', l' ''[[acetilcolina]]'', il ''[[GABA]]'' e l' ''[[Adenosina trifosfato|ATP]]'' che legano siti posti sulla parte esteriore della membrana. Alcuni canali attivati da ligandi della membrana plasmatica rispondono a segnali intracellulari piuttosto che a segnali extracellulari, tra i più importanti si possono ricordare:

 

 

==== Canali che rilasciano calcio ====

I '''canali che rilasciano calcio''' sono presenti sul ''[[reticolo endoplasmatico]]'' e su quello ''sarcoplasmatico'', ma non nella [[membrana cellulare]]. I principali sono i recettori per <math>IP_3</math> per la ''[[rianodina]]'' e costituiscono una classe speciale di canali del [[Calcio (metallo)|calcio]] attivati da ligandi che controlla il rilascio del <math>Ca^{2+}</math> dai siti intracellulari di accumulo.

 

==== Canali del calcio operati dall'accumulo intracellulare di calcio ====

Quando i siti di accumulo intracellulari del <math>Ca^{2+}</math> vengono depletati, i canali della membrana plasmatica si aprono permettendo l'ingresso di <math>Ca^{2+}</math>. Questi canali attivati dai livelli accumulati di [[Calcio (metallo)|calcio]] intracellulare (Store-Operated Channels, SOC) sono importanti per il meccanismo d'azione di molti ''GPCR'' che stimolano il rilascio di <math>Ca^{2+}</math>. L'apertura dei SOC permette di mantenere adeguati livelli intracellulari di <math>Ca^{2+}</math> anche quando i siti di accumulo sono esauriti, e rappresentano un sistema di riempimento dei siti di accumulo intracellulare.

 

=== Farmacologia dei canali ionici ===

Il controllo e la permeazione dei canali ionici sia ''voltaggio-dipendenti'' sia ''attivati da ligando'' vengono modulati da diversi fattori.

 

 

===Il canale ionico nell'arte ===

[[Image:Birth of an Idea.jpg|thumb|right|''Nascita di un'Idea'' (''Birth of an Idea'') (2007) di [[Julian Voss-Andreae]]. Scultura commissionata da [[Roderick MacKinnon]] e basata sulle coordinate atomiche della molecola, determinate dal gruppo di MacKinnon nel 2001.]]