Canais Iônicos de Na⁺, Ca²⁺, K⁺ e Cl¯

Canais Iônicos de Na⁺, Ca²⁺, K⁺ e Cl¯ controlados por voltagem

Os canais individuais voltagem dependentes (VIC) para Na⁺, Ca²⁺ e K⁺ são controlados pelo potencial elétrico transmembrânico. Eles abrem e fecham muito rapidamente (milissegundos) e, em células de mamíferos, são responsáveis pela geração de sinais elétricos conduzidos por neurônios e outras células excitáveis. Os canais iônicos são membros de uma grande superfamília encontrada em bactérias, archaea, vírus e eucariotos. No homem, existem seis tipos de canais de Ca²⁺ e pelo menos dez tipos de canais de K⁺, respondendo a diferentes estímulos.

Cada canal iônico consiste de subunindades glicoproteicas específicas, como estrutura homo- e hetero-oligoméricas. As grandes subunidades ɑ contêm o canal condutor do íon. Elas têm quatro domínios homólogos, cada um com seis segmentos transmembrânicos, conectados por alças intracelulares e extracelulares, num total de 24 segmentos transmembrânicos. Subunidades acessórios (β, γ e δ) não tem estrutura comum; algumas têm vários segmentos transmembrânicos, e outras são proteínas periféricas localizadas inteiramente intra- ou extracelularmente. Estão geralmente envolvidas na regulação do canal; subunidades β podem interagir com proteínas do citoesqueleto e da matriz extracelular. Um segmento transmembrânico tem um resíduo carregado positivamente em cada terceira posição, e pode ser o domínio sensor de voltagem; o deslocamento mecânico desse segmento pode levar uma mudança conformacional da proteína, resultando na abertura do canal. Foram sugeridos dois mecanismos muito diferentes para o entendimento de como o canal e os domínios sensores de voltagem são acoplados para iniciar a abertura do canal, mas nenhum foi provado. A proteína de membrana responsável pelo deslocamento de prótons contém domínios para sentir mudanças de voltagem na membrana, mas não foi descrito um domínio de canal.

Podem existir canais iônicos voltagem-dependentes em três estados conformacionais e funcionais: fechado (repouso), aberto (ativo) e fechado (inativo). Em resposta à despolarização da membrana, há uma transcrição do estado fechado para o aberto. A transcrição entre os estados de repouso e inativo ocorre quando o ligante se liga ou por fosforilação da proteína.

Diferente dos canais de cátions, não se sabe muito sobre a estrutura dos canais de Cl¯ voltagem-dependentes; eles aparentemente têm 12 segmentos helicoidais transmembrânicos. Canais de Cl¯ regulam o volume celular, estabilizam o potencial de membrana, estão envolvidos na transdução de sinal, e regulam o transporte transepitelial. O regulador transmembrânico da fibrose cística é um canal de Cl¯.

Os canais iônicos voltagem-dependentes têm um padrão de expressão específico em diferentes tecidos. No homem, há um número considerável de doenças hereditárias de canais iônicos, chamados canalopatias, causadas por mutações nos canais de ânios e cátions.

Referência: Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas - Thomas M. Devin