Ioonikanal: erinevus redaktsioonide vahel

Ioonkanal avaneb (näiteks [[Ligand (biokeemia)|ligandi]] toimel) ja laseb perioodiliselt ja väga valikuliselt läbi teatud ioonid ja vähem valikuliselt ühe või mitu [[Anioon|aniooni]] või [[Katioon|katiooni]].

== PõhijoonedÜldiseloomustus ==

Kaks peamist omadust mis eristab ioonkanaleid teistest ioontransporterioontransporteritest valkudestehk ioonpumpadest:

* ioonid läbivad kanali mööda elektrilist gradienti vajamata lisaenergiat ATP või mõne muu mehhanismita.

Ioonkanalid paiknevad peaaegu kõikide elusorganismide rakkude rakumembraanides ja mitmetes [[Organell|rakuorganellides]]. NadValk onmoodustab valkudest koosnev kitsaskitsa ava läbi membraani, kust saavadpääsevad läbi vaid kindla suuruse ja/või laenguga ioonid läbi liikuda. Seda kutsutakse selektiivseks permeaabluseks ehk selektiivseks läbitavuseks. Tüüpiline ioonkanal on vaid ühe või kahe aatomi laiuse vahega oma kitsaimast kohast ja on selektiivne kindlat tüüpi ioonidele, näiteks kaaliumile või naatriumile. TeisedMõned kanalid võivad olla aga läbitavad rohkem kui üht tüüpi ioonidele, kuid reeglina peavad ioonid siiski olema sama laenguga: positiivsed [[Katioon|katioonid]] või negatiivsed [[Anioon|anioonid]]. Ioonid liiguvad kanaliläbi vaheskanali üksteise järel tihti sama kiiresti kui muidu vabasmujal lahuses. Mitmete ioonide läbitavust reguleeritakse värava ehk tõkkega, mis avaneb võija sulgub reaktsioonina keemilisele või elektrilisele signaalile, temperatuurile või mehhaanilisele jõule. <ref name=":1">Ioonkanali ing k artikkel https://en.wikipedia.org/wiki/Ion_channel</ref>

Ioonkanalid on integraalsed membraanivalgud, tavaliselt koosnedes mitmetesmitmetest valkudest. Erinevad alaüksusesd on reeglina homoloogilised või identsed ning paiknevad ringikujuliselt tihedalt üksteise kõrval, omavahel membraani läbiva poori moodustades. Pingeseoseliste ioonkanalite poori moodustavate alaüksusi kutsutakse α alaüksusteks ning abistavaid alaüksusi tähistatakse β, γ jne. <ref name=":1" />

Ioonide reguleeritud ja selektiivne transport mis toimub ioonkanalite kaudu on aluseks mitmetele fundamentaalsetele füsioloogilistele protsessidele. See hõlmab näiteks elektrisignaale südames ja [[Närvisüsteem|närvisüsteemis]], neerude tööd ja [[Immuunsüsteem|immuunvastust]]. <ref>Clare, Jeffrey J. "Targeting ion channels for drug discovery." ''Discovery medicine'' 9.46 (2010): 253-260. http://www.discoverymedicine.com/Jeffrey-J-Clare/2010/03/24/targeting-ion-channels-for-drug-discovery/</ref> Mitmed [[Toksiin|toksiinid]] on välja arenenud halvamaks saaklooma närvisüsteemi ioonkanaleid(näiteks ämblike ja madude mürgid). Nad töötavad muutes ioonkanali juhtivust ja/või kineetikat. Ioonkanalid on ka võtmeosaks mitmetes bioloogilistes protsessides, mis vajavad kiireid muutusi rakkudes, näiteks südame-, skeleti- ja [[Silelihased|silelihaste]] kokkutõmbed, [[Epiteelkude|epiteelkoes]] toitainete ja ioonide transport, [[T-lümfotsüüdid|T-lümfotsüütide]] aktivatsioon ja [[Kõhunääre|pankreases]] [[Insuliin|insuliini]] vabastamine. Uute [[Ravim|ravimite]] avastamisel üritatakse mõjutada just ioonkanalite tööd.<ref>Camerino DC, Tricarico D, Desaphy JF (April 2007). "Ion channel pharmacology". ''Neurotherapeutics''. '''4''' (2): 184–98. [[Digital object identifier|doi]]:[[doi:10.1016/j.nurt.2007.01.013|10.1016/j.nurt.2007.01.013]]. [[PubMed Identifier|PMID]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17395128 17395128]</ref><ref>Verkman AS, Galietta LJ (February 2009). [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3601949 "Chloride channels as drug targets"]. ''Nat Rev Drug Discov''. '''8''' (2): 153–71. [[Digital object identifier|doi]]:[[doi:10.1038/nrd2780|10.1038/nrd2780]]. [[PubMed Central|PMC]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3601949 3601949]. [[PubMed Identifier|PMID]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19153558 19153558]</ref><ref>Camerino DC, Desaphy JF, Tricarico D, Pierno S, Liantonio A (2008). "Therapeutic approaches to ion channel diseases". ''Adv. Genet''. Advances in Genetics. '''64''': 81–145. [[Digital object identifier|doi]]:[[doi:10.1016/S0065-2660(08)00804-3|10.1016/S0065-2660(08)00804-3]]. [[International Standard Book Number|ISBN]] [[Eri:BookSources/978-0-12-374621-4|978-0-12-374621-4]]. [[PubMed Identifier|PMID]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19161833 19161833]</ref> Ioonkanalite olulisust näitab ka see, et nad moodustavad tervelt 1,5% [[Inimese genoom|inimgenoomist]]. <ref>http://www.discoverymedicine.com/Jeffrey-J-Clare/2010/03/24/targeting-ion-channels-for-drug-discovery/</ref>

Elusrakkudes on üle 300 tüübi ioonkanaleid.<ref>Gabashvili IS, Sokolowski BH, Morton CC, Giersch AB (September 2007). [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2538437 "Ion Channel Gene Expression in the Inner Ear"]. ''J. Assoc. Res. Otolaryngol''. '''8''' (3): 305–28. [[Digital object identifier|doi]]:[[doi:10.1007/s10162-007-0082-y|10.1007/s10162-007-0082-y]]. [[PubMed Central|PMC]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2538437 2538437]. [[PubMed Identifier|PMID]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17541769 17541769]</ref> LihtsaltVastavalt läbilastavate ioonide laengule saab nadneid jagada katioonkanaliteks ja anioonkanaliteks, vastavalt mis laenguga ioone ta läbi laseb. TeisitiVeel saab neid jagada lekkivateks(ing g ''leakage'') kanaliteks, mis on pidevalt avatud ja tõkestatavateks (ing k ''gated'')  kanaliteks, mida saab võrrelda lekkiva toruga, kus ühel juhul pole kraaniavada ja teiselsulgeda onvastava kraan[[Ligand millega(biokeemia)|ligandi]] läbitavustvõi sulgedamuu jamehhanismi avadaabil. Neid võib kategoriseerida ka kanali tööpõhimõtte, kanalite arvu või valkude paiknemise järgi.

Ioonkanalite edasine eristus tekib kui mitmedabistavad alaüksused tekitavad spetsiiifilist tüüpi [[Elektrivool|voolu]].<ref>Vicini S (April 1999). "New perspectives in the functional role of GABA(A) channel heterogeneity". ''Mol. Neurobiol''. '''19''' (2): 97–110. [[Digital object identifier|doi]]:[[doi:10.1007/BF02743656|10.1007/BF02743656]]. [[PubMed Identifier|PMID]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10371465 10371465]</ref> Teatud tüüpi kanalite alaüksus(te) puudumine või [[mutatsioon]] neis võib viia funktsiooni kadumiseni ja on põhjuseks [[Neuroloogia|neuroloogilistele]] haigustele.

* Pingeseoselised naatriumkanalid: Pere sisaldab 9 liiget ja on suuresti vastutav närviimpulsside tekkimisel ja levimisel. Poori moodustav α alaüksus on suur ja koosneb neljast [[Homoloogia|homoloogilisest]] kordusdomeenist. Kanal koosneb ka abistavast β alaüksustest.<ref>Wood, John N., and Mark Baker. "Voltage-gated sodium channels." ''Current opinion in pharmacology'' 1.1 (2001): 17-21. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1471489201000078</ref> Mõlemad alaüksused on tugevalt glükosüülitud.

* Mööduva retseptorpotentsiaaliga kanal: Perekonna liikmeid on vähemalt 28 ning nimetatakse TRP (ing k [[Transient receptor potential channel|''transient receptor potential'']]) kanaliteks. Väga mitmekesise aktivatsiooni meetodiga. Mõned kanalid võivad olla konstitutiivselt avatud, samas teiste avatust reguleerib pinge, rakusisene Ca2+, pH, [[Oksüdatsiooniaste|reduktsiooniaste]], [[osmolaarsus]] ja mehhaaniine venitamine. Kanalid erinevad ka ioonide poolest, mida nad läbi lasevad. Mõned on selektiivselt Ca2+ kanalid, teised on vähem selektiivsed, funktsioneerides katioonkanalitena.<ref name=":1" />

* Hüperpolarisatsioon-aktiveeritud tsüklilistest nukleotiididest tõkestatavad kanalid: Kanalid avanevad hüperpolarisatsiooni mõjul, erinevalt teistest tsüklilistest nukleotiididest tõkestatavatest kanalitest, mis avanevad depolarisatsiooni mõjul. Need kanalid on tundlikud tsüklilistele nukleotiididele tsükliline AMP (cAMP) ja cGMP, mis mõjutavad kanali avanemise pingetundlikust. Kanal on läbitav monovalentsetele  K+ ja Na+ katioonidele. Peres on 4 liiget, millest kõik moodustavad tetrameere kuuekordselt membraani läbivatest α alaüksustest. Kuna kanalid avanevad hüperpolarisatsiooni tingimustes, funktsioneerivad nad südame rütmi hoidvate rakkude töös südames.<ref name=":1" />

Ligandseoselist ehk ligandtõkestatud rühma tuntakse ka kui ionotroopseid retseptoreid. Kanalid avanevad kindla ligandmolekuli seondumisel rakuvälisele retseptorvalgu domeenile. Ligandi seondumine põhjustab konformatsioonilisi muutusi kanalivalgu struktuuris, mis viib kanali avanemiseni ja sellest järgnevale ioonide voolule läbi plasmamembraani. Näiteks on katioone läbilaskev nikotiinergiline  atsetüülkoliini retseptor, ionotroopsed glutamaat-tõkestatud retseptorid, happetundlikud ioonkanalid (ASIC - ''Acid-sensing ion channel'') ja ATP-tõkestatud P2X retseptorid.<ref name=":1" />

* [[Pinge (mehaanika)|Mehhaanilise pinge]] tundlikud ioonkanalid (ing k ''Mechanosensitive ion channels'' (MSC)) avanevad ja sulguvad venimise, rebenemise, rõhumuutusele ja nihkele(ing k ''displacement''). Mikroorganismides on see kasutuses sensoorse andurina rakusuuruse reguleerimisel. Nende funktsionaalsust tähtsust näitab ka fakt, et E. colil on 5 erinevat MSC-d.<ref>Bowman, Charles L., et al. "Mechanosensitive ion channels and the peptide inhibitor GsMTx-4: history, properties, mechanisms and pharmacology." ''Toxicon'' 49.2 (2007): 249-270. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1852511/</ref>