최근 칼륨 통로 기능에 대한 이해의 발전
1. K+ 채널 패밀리군
많은 다른 K+ 채널의 아미노산 서열이 현재 알려져 있다.
아미노산 서열에 기초하여 K+ 채널은 3가지 그룹으로 나뉜다.
a. 셰이커 유사 채널
b. 넬보다 최소 K+ 전압 의존적
c. ATP 민감성 및 척추 동물 내부 정류기 채널
1.1. Shaker와 같은 K+ 채널
현재 Shaker-Gene 계열과 서열이 유사한 K+ 채널 유전자의 많은 하위 계열이 분리되었습니다. 또 다른 유전자 서브패밀리는 종종 초파리에서 복제된 원래 유전자의 이름으로 언급됩니다. 포유류 동음이의어는 Kvl.x, Kv2.x, Kv3.x 및 Kv4.x로 명명됩니다. 이러한 셰이커와 같은 K+ 채널은 전압 종속 지연 정류기 및 탈분극에 의해 열리는 Nell보다 더 다양한 A형 K+ 유형을 나타냅니다. Shaker K+ 채널 소단위는 약 50–100 kDa이며 Xenopus 난모세포에서 사량체로 존재하는 것으로 나타났습니다. 고해상도 원자 구조 정보는 아직 사용할 수 없지만 아미노산 서열 수경법 분석, 항체 매핑 및 다양한 전기 생리학적 데이터를 포함한 현재 증거는 셰이커와 같은 K+ 채널의 각 하위 단위가 그래픽으로 구성되어 있음을 시사합니다. 각 소단위는 몇 개의 추정되는 막횡단 단편을 포함합니다.
돌연변이 유발 실험은 발진기와 같은 전압 의존적 K+ 채널의 여러 기능적 영역을 확인했습니다. S4 세그먼트, S4-S5 링커 및 S5 세그먼트의 다양한 돌연변이는 채널의 전압 감도에 영향을 미칩니다. S5와 S6 사이의 세공 세그먼트 P는 실제 이온 전도와 관련이 있는 것으로 간주됩니다. 이 부분이 P-시트 형태의 멤브레인에 걸쳐 있다고 제안되었습니다. 이 영역의 돌연변이는 채널 선택성 및/또는 전도도에 영향을 미칠 뿐만 아니라 특히 기공과 상호 작용하는 것으로 생각되는 독소에 대한 채널 민감도에 영향을 줍니다. 불활성화의 한 유형은 폐쇄 세포 구체로 작용하는 아미노 말단을 포함합니다. 비활성화의 또 다른 유형은 이온 삼투 과정과 밀접한 관련이 있습니다. 전반적인 아미노산 서열 유사성이 없음에도 불구하고 광수용체와 같은 다중 감각 수용체에서 분리된 주기적인 뉴클레오티드 활성화 양이온 선택적 껍질은 셰이커와 같은 K+ 채널 구조를 갖는 것으로 보입니다. 카르복실 단편은 cGMP/cAMP 결합 도메인을 포함합니다.
2. 전압의존적 K + 채널의 케이팅 메커니즘
2.1. 채널 오픈 시너지 S4 세그먼트
S4-S5 링커 및 셰이커 유사 Kf 채널의 S5 세그먼트에서 수많은 돌연변이가 전압 의존적 활성화 과정을 크게 변경했습니다. 4개의 서브유닛이 기능적 채널을 형성하기 때문에, 특정 서브유닛에서만 이러한 돌연변이를 포함하는 이분자 채널에서 활성화의 전압 의존성을 분석하여 활성화 전이 동안 서브유닛 간의 상호작용을 조사하였다. 이러한 이종 채널은 짧은 링커 펩타이드에 의해 연결된 2개 또는 4개의 서브유닛의 탠덤 퓨즈를 구성하여 생성됩니다. 사량체 융합의 한 구성원에만 돌연변이를 도입함으로써 단일 돌연변이 소단위만을 포함하는 채널을 생성할 수 있습니다.
탠덤 융합 구성을 사용하여 여러 연구 그룹은 S4 단편에서 돌연변이된 하위 단위 및 야생형 하위 단위의 서로 다른 조합으로 구성된 이종 중합체 셰이커 유사 K+ 채널을 생성하여 활성 전압 범위를 변경했습니다. 모든 경우에, 이량체 채널은 야생형 채널과 완전히 돌연변이된 서브유닛에서 만들어진 채널 사이의 전압 범위에서 활성화되었습니다. Tytgat과 Hess는 이것이 Hodgkin과 Huxley가 제안한 것과 같은 독립적인 소단위를 포함하는 모델에서 기대되는 것이 아님을 보여주었습니다. 이는 소단위 사이에 시너지가 있다는 모델과 일치한다. 그러나 이러한 협력적 상호작용의 성격은 아직 결정되지 않았다. 또한 McCormack은 적어도 일부 직렬 구조의 경우 돌연변이 소단위의 위치가 채널 동작에 영향을 미친다는 것을 보여주었습니다. 이것은 이종체를 생성하기 위해 이 방법의 일반적인 사용에 대한 몇 가지 질문을 제기합니다.
2.2. 케이트 커런트 게이트
전류는 전하 또는 쌍극자 방향 이동에서 비롯되며 채널의 전압 의존적 형태 변화가 수반됩니다. 게이트 전류 측정은 이온 전류를 검사하여 측정하기 어려운 채널 구성 변화를 연구하는 방법을 제공합니다. 게이트 전류 측정은 전압 종속 채널의 닫힌 상태 간의 전환을 연구하는 데 특히 유용합니다. Xenopus 난모세포에서 복제된 전압 의존적 K+ 채널의 높은 발현 수준은 다른 전압 의존적 채널에서 오염이 거의 없는 야생형 및 돌연변이 K+ 채널에서 게이트 전류를 기록할 수 있도록 합니다. 난모세포의 동기화된 전류는 패치 클램프 기술 또는 새로 개발된 난모세포 바셀린 방법을 사용하여 연구되었습니다. 비록 질적으로는 유사하지만 두 방법의 결과는 약간의 양적 차이를 보인다.