I CANALI A CONTROLLO DI POTENZIALE
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- Francesco Ceccarelli
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1 I CANALI A CONTROLLO DI POTENZIALE I canali a controllo di potenziale (VOC, voltage operated channels) costituiscono una superfamiglia di proteine transmembrana formanti canali I VOC regolano la permeabilità delle cellule agli ioni Na +, K + e Ca 2+.
2 I CANALI A CONTROLLO DI POTENZIALE DEL SODIO E DEL CALCIO: Struttura di base
3 I CANALI A CONTROLLO DI POTENZIALE DEL POTASSIO: Struttura di base
4 CANALI A CONTROLLO DI POTENZIALE Il segmento S4 funge da SENSORE DEL VOLTAGGIO
5 CANALI A CONTROLLO DI POTENZIALE La composizione aminoacidica della forcina (regioni SS1 ed SS2 ) è responsabile della CONDUTTANZA del canale.
6 CANALI A CONTROLLO DI POTENZIALE: ATTIVAZIONE E INATTIVAZIONE cancello di attivazione RIPOSO DEPOLARIZZA ZIONE INATTIVAZIONE cancello di inattivazione PERIODO REFRATTARIO
7 CANALI DEL SODIO A CONTROLLO DI POTENZIALE I canali a controllo di potenziale per il sodio permettono l ingresso d ioni Na 2+ in tutte le cellule eccitabili Sono responsabili della depolarizzazione iniziale della membrana e della propagazione dell impulso elettrico - nei neuroni - nel cuore - nel muscolo scheletrico
8 CANALI DEL SODIO A CONTROLLO DI POTENZIALE III Costituiti da una subunità principale α (9 isoforme) Può essere associata ad un numero variabile di subunità più piccole, a seconda del tessuto (es: subunità α, β1 e β2 nel SNC, subunità α e β1 nel muscolo scheletrico)
9 Tutti gli agenti farmacologici che agiscono sui canali del sodio, tra cui gli ANESTETICI LOCALI, gli ANTI- ARITMICI e alcuni ANTI-CONVULSIVANTI 1. si legano alla subunità α 2. hanno affinità selettiva per uno degli stati funzionali del canale (inattivo o a riposo) USO-DIPENDENZA: L'efficacia degli Anti-aritmici e degli Anti-convulsivanti aumenta con l'aumentare della frequenza dei potenziali d'azione (e quindi con l'aumento del numero di canali INATTIVI) con prolungamento del periodo refrattario e inibizione selettiva della attività ad alta frequenza VOLTAGGIO-DIPENDENZA: aumento dell'efficacia per composti cationici che occludono il canale dall'interno
10 TTX: Tetrodotossina STX: Saxitossina
11 sito di legame Tossina Tetrodotossina Saxitossina µ-conotossina veratridina batracotossina aconitina graianotossina α-tossina di scorpione tossina di anemone di mare β-tossina di scorpione brevitossina ciguatossina δ-conotossina Origine Fugu rubripes (pesce palla) Dinoflagellate Conus geografus Veratrum (rizoma, Liliacee) Rane Aconitus napellus (ranuncolacee) Ericacee (foglie) Dinoflagellate Dinoflagellate Conus
12 CANALI A CONTROLLO DI POTENZIALE I canali del calcio Il canale è un complesso macromolecolare costituito dalla subunità α1 e dalle subunità accessorie α2, δ and β (nel muscolo scheletrico, anche subunità γ)
13 CANALI A CONTROLLO DI POTENZIALE I canali del calcio
14 CANALI A CONTROLLO DI POTENZIALE I canali del calcio I canali a controllo di potenziale per il calcio permettono l ingresso di ioni Ca 2+ in molti tipi di cellule. Essi sono essenziali per svariate funzioni cellulari quali - Trasduzione del segnale - Accoppiamento eccitazione - contrazione - Rilascio di neurotrasmettitori - Secrezione ormonale - Espressione genica Almeno 5 diversi tipi di canali, classificati sulla base delle loro proprietà elettrofisiologiche e farmacologiche in canali L (Long lasting), T (Transient), N (Neuronal), P/Q e R
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16 I CANALI DEL POTASSIO Le più diffuse tra le proteine-canale Contribuiscono al controllo - del volume cellulare - del potenziale di membrana - dell'eccitabilità neuronale - della secrezione di sali, ormoni e neurotrasmettitori Oltre al potenziale di membrana, l apertura è regolata da diversi segnali e secondi messaggeri: - i livelli citoplasmatici di Ca 2+, Na + ed ATP - nucleotidi ciclici - proteine G
17 I CANALI DEL POTASSIO Attualmente note tre classi, tutte con una sequenza di 8 aminoacidi altamente conservata nella forcina (P) presente in ciascuna subunità che forma il poro : a 6 domini transmembrana TM a controllo di potenziale a 4 o 8 TM o TWIK (two-pore domains) a 2 TM o IRK (inwardly-rectifying K + channel) canali al K+ voltaggio-dipendenti inwardly-rectifying K+ channel ATP-gated ion channel
18 canali del potassio: Tossine Caribdotossina Dendrotossina BDS-I e II Apamina Clotrimazolo dallo scorpione Leiurus quinquestriatus dal mamba Dendroaspis angusticeps dall anemone Anemonia sulcata dall'apis mellifera antimicotico (anemia falciforme)
19 I CANALI DEL POTASSIO canali TWIK a 4 TM e due forcine (P), permettono sia entrata, sia uscita di K+ canali IRK a 2 TM, tetrameri con la funzione di stabilizzare il potenziale di membrana a riposo Alcuni membri di questa famiglia sono accoppiati a proteine G tramite il dimero βγ o al "recettore delle solfaniluree" (= canali del K+ ATP sensibili) appartenenti ai farmaci anti-diabetici orali
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