Er zijn verschillende soorten hoogspanningsgesloten calciumkanalen (Hvgcc ‘ s). Ze zijn structureel homoloog tussen verschillende types; ze zijn allemaal gelijk, maar niet structureel identiek. In het laboratorium is het mogelijk om ze uit elkaar te houden door hun fysiologische rollen en/of remming door specifieke toxines te bestuderen. Hoogspannings-omheinde calciumkanalen omvatten het neurale n-type kanaal geblokkeerd door ω-conotoxine GVIA, het R-type kanaal (R staat voor resistent tegen de andere blokkers en toxines, behalve SNX-482) betrokken bij slecht gedefinieerde processen in de hersenen, het nauw verwante P/Q-type kanaal geblokkeerd door ω-agatoxinen, en de dihydropyridine-gevoelige L-type kanalen verantwoordelijk voor excitatie-contractie koppeling van skelet, gladde en hartspier en voor hormoonsecretie in endocriene cellen.
| Current type | 1,4-dihydropyridine sensitivity (DHP) | ω-conotoxin sensitivity (ω-CTX) | ω-agatoxin sensitivity (ω-AGA) |
| L-type | blocks | resistant | resistant |
| N-type | resistant | blocks | resistant |
| P/Q-type | resistant | resistant | blocks |
| R-type | resistant | resistant | resistant |
referentie voor de tabel is te vinden in Dunlap, Luebke and Turner (1995).
α1 SubunitEdit
De α1 subunit pore (~190 kDa in moleculaire massa) is de primaire subunit die nodig is voor het functioneren van het kanaal in het HVGCC, en bestaat uit de karakteristieke vier homologe I–IV domeinen die elk zes transmembrane α-helices bevatten. De α1-subeenheid vormt de Ca2 + selectieve porie, die spanningsdetectiemachines en de geneesmiddel/toxinebindingsplaatsen bevat. In totaal tien α1-subeenheden die bij mensen zijn geïdentificeerd: α1 subeenheid bevat 4 homologe domeinen (gelabeld I-IV), elk met 6 transmembrane helices (S1–S6). Deze regeling is analoog aan een homo-tetrameer gevormd door een-domeinsubeenheden van spanningsgesloten kaliumkanalen (die ook elk 6 TM helices bevatten). De 4-domeinarchitectuur (en verschillende belangrijke regelgevende sites, zoals het EF hand-en IQ-domein op het c-Eindpunt) wordt ook gedeeld door de spanningsgesloten natriumkanalen, waarvan wordt gedacht dat ze evolutionair gerelateerd zijn aan Vgcc ‘ s. De transmembrane helices van de 4 domeinen line-up om het eigenlijke kanaal te vormen; S5 en S6 helices worden verondersteld om de binnenporige oppervlakte te lijnen, terwijl S1-4 helices rollen in gating en voltage het ontdekken (S4 in het bijzonder) hebben. Vgcc ‘ s zijn onderhevig aan snelle inactivatie, die wordt verondersteld uit 2 componenten te bestaan: voltage-gated (VGI) en calcium-gated (CGI). Deze worden onderscheiden door gebruik te maken van Ba2 + of Ca2 + als ladingsdrager in de externe registratieoplossing (in vitro). De CGI-component wordt toegeschreven aan de binding van het Ca2+-bindend signaaleiwit calmoduline (CaM) aan ten minste 1 plaats op het kanaal, aangezien Ca2+-null CaM-mutanten CGI in L-type kanalen afschaffen. Niet alle kanalen hebben dezelfde regelgevende eigenschappen en de specifieke details van deze mechanismen zijn nog grotendeels onbekend.
| Type | Voltage | α1-eenheid (gen naam) | Gekoppelde bouwstenen | het Meest vaak gevonden worden in |
| L-type calcium kanaal (“Langdurig” AKA “DHP-Receptor”) | HVA (hoge spanning ingeschakeld) | Cav1.1 (CACNA1S) Cav1.2 (CACNA1C) Cav1.3 (CACNA1D) Cav1.4 (CACNA1F) |
α2δ, β, γ | Skeletal muscle, smooth muscle, bone (osteoblasts), ventricular myocytes** (responsible for prolonged action potential in cardiac cell; also termed DHP receptors), dendrites and dendritic spines of cortical neurones |
| P-type calcium channel (“Purkinje”) /Q-type calcium channel | HVA (high voltage activated) | Cav2.1 (CACNA1A) | α2δ, β, mogelijk γ | Purkinje neuronen in de cerebellum / cerebellaire korrelcellen |
| N-type calciumkanaal (“Neural”/”Non-l”) | HVA (hoogspanning geactiveerd) | Cav2.2 (CACNA1B) | α2δ/β1, β3, β4, mogelijk γ | in de hersenen en het perifere zenuwstelsel. |
| R-Type calciumkanaal (“residueel”) | middenspanning geactiveerd | Cav2.3 (CACNA1E) | α2δ, β, eventueel γ | Cerebellaire granule cellen, andere neuronen |
| T-type calcium channel (“Transient”) | lage spanning geactiveerd | Cav3.1 (CACNA1G) Cav3.2 (CACNA1H) Cav3.3 (CACNA1I) |
neuronen, de cellen die pacemaker activiteit, bot (osteocytes) |
α2δ SubunitEdit
De α2δ gen vormen twee onderafdelingen: α2 en δ (die beide het product van hetzelfde gen). Zij zijn met elkaar verbonden via een disulfideband en hebben een gecombineerd molecuulgewicht van 170 kDa. De α2 is de extracellulaire geglycosyleerde subeenheid die het meest interageert met de α1-subeenheid. De δ-subeenheid heeft een enkel transmembraangebied met een kort intracellulair gedeelte, dat dient om de proteã ne in het plasmamembraan te verankeren. Er zijn 4 α2δ-genen:
- CACNA2D1 (CACNA2D1),
- CACNA2D2 (CACNA2D2),
- (CACNA2D3),
- (CACNA2D4).
Co-expressie van de α2δ verhoogt het expressieniveau van de α1-subeenheid en veroorzaakt een toename van de huidige amplitude, snellere activering en inactivatiekinetiek en een hyperpolariserende verschuiving in de spanningsafhankelijkheid van inactivatie. Sommige van deze effecten worden waargenomen bij afwezigheid van de bèta-subeenheid, terwijl in andere gevallen de co-expressie van bèta vereist is.
De α2δ – 1-en α2δ-2-subeenheden zijn de bindingsplaats voor gabapentinoôden. Deze drug klasse omvat twee anticonvulsieve geneesmiddelen, gabapentine (Neurontin) en pregabaline (Lyrica), die ook gebruik bij de behandeling van chronische neuropathische pijn. De α2δ-subeenheid is ook een bindingsplaats van het centrale depressivum en anxiolytische Fenibut, naast acties op andere doelen.
β-subeenheid
de intracellulaire β-subeenheid (55 kDa) is een intracellulair MAGUK-achtig eiwit (Membraangeassocieerd Guanylaatkinase) dat een guanylaatkinase (GK)-domein en een SH3-domein (src-homologie 3) bevat. Het guanylaatkinasedomein van de β-subeenheid bindt aan de α1-subeenheid I-II cytoplasmatische lus en reguleert de hvgcc-activiteit. Er zijn vier genen bekend voor de β-subeenheid:
- CACNB1 (CACNB1),
- CACNB2 (CACNB2),
- CACNB3 (CACNB3),
- CACNB4 (CACNB4).
Er wordt verondersteld dat de cytosolische β-subeenheid een belangrijke rol speelt bij het stabiliseren van de uiteindelijke bouw van de α1-subeenheid en het leveren ervan aan het celmembraan door zijn vermogen om een endoplasmatisch reticulumretentiesignaal in de α1-subeenheid te maskeren. De endoplasmatische retentierem bevindt zich in de I–II-lus in de α1-subeenheid die wordt gemaskeerd wanneer de β-subeenheid bindt. Daarom functioneert De β-subeenheid aanvankelijk om de stroomdichtheid te regelen door de hoeveelheid α1-subeenheid die in het celmembraan wordt uitgedrukt, te regelen.
naast deze trafficing rol heeft de β-subeenheid nog de belangrijke functies om de activatie-en inactivatiekinetiek te regelen en de spanningsafhankelijkheid voor activering van de poriën van de α1-subeenheid te hyperpolariseren, zodat meer stroom overgaat voor kleinere depolarisaties. De β-subeenheid heeft effecten op de kinetiek van de cardiale A1C in Xenopus laevis-oöcyten die samen met β-subeenheden worden uitgedrukt. De β-subeenheid fungeert als een belangrijke modulator van de elektrofysiologische eigenschappen van het kanaal.
tot voor kort werd aangenomen dat de interactie tussen een sterk geconserveerd 18-aminozuurgebied op de intracellulaire linker α1-subeenheid tussen domeinen I en II (het Alfa-Interactiedomein, AID) en een gebied op het GK-domein van de β-subeenheid (Alpha-Interactiedomein Binding Pocket) als enige verantwoordelijk was voor de regulerende effecten van de β-subeenheid. Onlangs is ontdekt dat het SH3-domein van de β-subeenheid ook extra regulerende effecten op de kanaalfunctie geeft, waardoor de mogelijkheid wordt geopend dat de β-subeenheid meerdere regulerende interacties heeft met de α1-subeenheid porie. Bovendien lijkt de HULPVOLGORDE geen endoplasmatisch reticulumretentiesignaal te bevatten, en dit signaal kan zich in andere gebieden van de I–II α1 subeenheid linker bevinden.
γ SubunitEdit
Het is bekend dat de γ1 subunit geassocieerd is met vgcc-complexen van skeletspieren, maar het bewijs is niet overtuigend met betrekking tot andere subtypes van calciumkanaal. De γ1 subeenheid glycoproteïne (33 kDa) bestaat uit vier transmembrane overspannende helices. De subeenheid γ1 heeft geen invloed op de handel en is voor het grootste deel niet verplicht om het kanaalcomplex te reguleren. Nochtans, worden γ2, γ3, γ4 en γ8 ook geassocieerd met AMPA glutamaatreceptoren.
Er zijn 8 genen voor gamma-subeenheden:
- γ1 (CACNG1),
- γ2 (CACNG2),
- γ3 (CACNG3),
- γ4 (CACNG4),
- (CACNG5),
- (CACNG6),
- (CACNG7), en
- (CACNG8).
Spierfysiologieedit
wanneer een gladde spiercel wordt gedepolariseerd, veroorzaakt deze opening van de spanningsgesloten (L-type) calciumkanalen. Depolarisatie kan worden veroorzaakt door het uitrekken van de cel, agonist-bindende zijn g eiwit-gekoppelde receptor (GPCR), of autonome zenuwstelsel stimulatie. Opening van het L-type calciumkanaal veroorzaakt instroom van extracellulair Ca2+, die vervolgens calmoduline bindt. Het geactiveerde calmodulin molecuul activeert myosine lichtketenkinase (MLCK), dat myosine in dikke filamenten fosforyleert. Phosphorylated myosin kan kruisingen met actin dunne gloeidraden vormen, en de vlotte spiervezel (d.w.z., cel) contracten via het glijdende gloeidraadmechanisme. (Zie referentie voor een illustratie van de signaalcascade met L-type calciumkanalen in gladde spieren).
L-type calciumkanalen zijn ook verrijkt in de T-tubuli van dwarsgestreepte spiercellen, d.w.z. myofibers van het skelet en het hart. Wanneer deze cellen worden gedepolariseerd, openen De L-type calciumkanalen zoals in gladde spieren. In skeletspieren, veroorzaakt de daadwerkelijke opening van het kanaal, dat mechanisch omheind is aan een calcium-release kanaal (a.k.a. ryanodine receptor, of RYR) in het sarcoplasmatische reticulum (SR), opening van de RYR. In de hartspier maakt het openen van het L-type calciumkanaal instroom van calcium in de cel mogelijk. Het calcium bindt zich aan de calcium release kanalen (RYRs) in de SR en opent deze; dit fenomeen wordt “calcium-geïnduceerde calcium release”, of CICR genoemd. Nochtans worden de RYRs geopend, of door mechanisch-gating of CICR, wordt Ca2 + vrijgegeven van SR en kan aan troponine C op de actin gloeidraden binden. De spieren trekken dan samen door het glijdende filamentmechanisme, waardoor sarcomeren en spiercontractie worden verkort.
expressieveranderingen tijdens de ontwikkeling edit
vroeg in de ontwikkeling is er een hoge mate van expressie van T-type calciumkanalen. Tijdens de rijping van het zenuwstelsel, wordt de expressie van n of L-type stromen prominenter. Dientengevolge, drukken de rijpe neuronen meer calciumkanalen uit die slechts zullen worden geactiveerd wanneer de cel beduidend wordt gedepolariseerd. De verschillende expressieniveaus van laagspanningsgeactiveerde (LVA) en hoogspanningsgeactiveerde (HVA) kanalen kunnen ook een belangrijke rol spelen in neuronale differentiatie. In het ontwikkelen van Xenopus spinale neuronen Lva calciumkanalen dragen een spontane calcium voorbijgaande die nodig kan zijn voor het neuron om een GABAergic fenotype vast te stellen evenals proces outgrowth.