Existem vários tipos diferentes de canais de cálcio revestidos por alta tensão (Hvgcs). Eles são estruturalmente homólogos entre diferentes tipos; eles são todos semelhantes, mas não estruturalmente idênticos. No laboratório, é possível distingui-los estudando seus papéis fisiológicos e/ou inibição por toxinas específicas. Alta-tensão-fechado de canais de cálcio incluem neural N-tipo de canal bloqueado por ω-conotoxin GVIA, o R-tipo de canal (R significa Resistente a outros bloqueadores e toxinas, exceto SNX-482), envolvidos no mal processos definidos no cérebro, que estão estreitamente relacionadas com o P/Q-tipo de canal bloqueado por ω-agatoxins, e o diidropiridínicos-sensível L-tipo de canais responsáveis pela excitação-contração de acoplamento da esquelético, liso e cardíaco, muscular e para a secreção do hormônio em células endócrinas.
| 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 |
Reference for the table can be found at Dunlap, Luebke and Turner (1995).
α1 SubunitEdit
o poro da subunidade α1 (~190 kDa em massa molecular) é a subunidade primária necessária para o funcionamento do canal no HVGCC, e consiste na característica de quatro domínios I–IV homólogos contendo seis hélices α transmembranas cada. A subunidade α1 forma o poro selectivo Ca2+, que contém máquinas sensíveis à tensão e os locais de ligação droga/toxina. Um total de dez subunidades α1 identificadas em seres humanos: a subunidade α1 contém 4 domínios homólogos( rotulados I-IV), cada um contendo 6 hélices transmembranas (S1–S6). Este arranjo é análogo a um homo-tetrâmero formado por subunidades de domínio único de canais de potássio com voltagem (que também contêm cada uma hélices de 6 TM). A arquitetura de 4 domínios (e vários sites regulatórios chave, como o domínio EF hand e IQ no C-terminus) também é compartilhada pelos canais de sódio de voltagem, que se acredita serem evolutivamente relacionados com VGCC. As hélices transmembranas dos 4 domínios se alinham para formar o canal adequado; Acredita–se que as hélices S5 e S6 alinham a superfície interna dos poros, enquanto as hélices S1-4 têm papéis na medição e detecção de tensão (S4 em particular). Os VGCCs estão sujeitos a uma rápida inactivação, que se pensa consistir em 2 componentes: voltagem-gated (VGI) e Calci-gated (CGI). Distinguem-se utilizando Ba2+ ou Ca2+ como suporte de carga na solução de gravação externa (in vitro). O componente CGI é atribuído à ligação da proteína calmodulina (CaM) de ligação Ca2+a pelo menos 1 local no canal, uma vez que os mutantes de CaM Ca2+-null abolem o CGI em canais do tipo L. Nem todos os canais exibem as mesmas propriedades regulatórias e os detalhes específicos destes mecanismos ainda são em grande parte desconhecidos.
| Tipo | Tensão | subunidade α1 (nome de gene) | Associado subunidades | Mais frequentemente encontrada em |
| L-tipo de canal de cálcio (“Longa Duração” AKA “DHP Receptor”) | HVA (alta tensão ativado) | 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, possivelmente γ | neurônios de Purkinje no cerebelo / Cerebelar grânulo de células |
| N-tipo de canal de cálcio (“Neural”/”Não-L”) | HVA (alta tensão ativado) | Cav2.2 (CACNA1B) | α2δ/β1, β3, β4, possivelmente γ | em Todo o cérebro e o sistema nervoso periférico. |
| canal de cálcio tipo R (“Residual”) | tensão intermédia activada | Cav2.3 (CACNA1E) | α2δ, β, possivelmente γ | Cerebelar grânulo de células, outros neurônios |
| T-tipo de canal de cálcio (“Transitória”) | baixa tensão ativado | Cav3.1 (CACNA1G) Cav3.2 (CACNA1H) Cav3.3 (CACNA1I) |
neurônios, as células que possuem marcapasso atividade, ósseas (osteócitos) |
α2δ SubunitEdit
O α2δ gene formulários de duas subunidades: α2 e δ (que são o produto do mesmo gene). Eles estão ligados um ao outro através de uma ligação de dissulfeto e têm um peso molecular combinado de 170 kDa. O α2 é a subunidade glicosilada extracelular que interage mais com a subunidade α1. A subunidade δ tem uma única região transmembranar com uma pequena porção intracelular, que serve para ancorar a proteína na membrana plasmática. Há 4 α2δ genes:
- CACNA2D1 (CACNA2D1),
- CACNA2D2 (CACNA2D2),
- (CACNA2D3),
- (CACNA2D4).
Co-expressão da α2δ aumenta o nível de expressão da subunidade α1 e provoca um aumento da amplitude da corrente, uma cinética mais rápida de activação e inactivação e um deslocamento hiperpolarizante na dependência da tensão da inactivação. Alguns destes efeitos são observados na ausência da subunidade beta, enquanto que, em outros casos, a co-expressão de beta é necessária.as subunidades α2δ-1 e α2δ-2 são o local de ligação dos gabapentinóides. Esta classe de fármacos inclui dois fármacos anticonvulsivantes, a gabapentina (Neurontin) e a pregabalina (Lyrica), que também são utilizados no tratamento da dor neuropática crónica. A subunidade α2δ é também um local de ligação do depressor central e do fenibut ansiolítico, além de ações em outros alvos.
β SubunitEdit
a subunidade β intracelular (55 kDa) é uma proteína do tipo MAGUK intracelular (membrana associada à guanilato quinase) contendo um domínio de guanilato cinase (GK) e um domínio de SH3 (src homology 3). O domínio da quinase do guanilato da subunidade β liga-se à subunidade I-II da α1 e regula a actividade do HVGCC. Há quatro genes conhecidos para a subunidade β:
- CACNB1 (CACNB1),
- CACNB2 (CACNB2),
- CACNB3 (CACNB3),
- CACNB4 (CACNB4).a subunidade β citosólica tem um papel importante na estabilização da conformação final da subunidade α1 e na sua entrega à membrana celular pela sua capacidade de mascarar um sinal de retenção do retículo endoplásmico na subunidade α1. O freio de retenção endoplásmico está contido no laço I–II na subunidade α1 que se disfarça quando a subunidade β se liga. Portanto, a subunidade β funciona inicialmente para regular a densidade de corrente, controlando a quantidade de subunidade α1 expressa na membrana celular.
além deste papel de tráfico, a subunidade β tem as funções importantes de regular a cinética de ativação e inactivação, e hiperpolarizar a dependência de voltagem para ativação do poro da subunidade α1, de modo que mais corrente passa para despolarizações menores. A subunidade β tem efeitos na cinética do A1C cardíaco em Xenopus laevis oócitos co-expressos com subunidades β. A subunidade β atua como um importante modulador das propriedades eletrofisiológicas do canal.
Até muito recentemente, a interação entre um altamente conservadas de 18 aminoácidos região da subunidade α1 intracelular vinculador entre domínios I e II (Alfa Interação de Domínio, AUXÍLIOS) e uma região no GK domínio da subunidade β (Alfa Interação do Domínio de Ligação de Bolso) foi pensado para ser o único responsável por regulamentar efeitos a subunidade β. Recentemente, foi descoberto que o domínio SH3 da subunidade β também dá efeitos regulatórios adicionais sobre a função do canal, abrindo a possibilidade da subunidade β ter múltiplas interações regulatórias com o poro da subunidade α1. Além disso, a sequência de auxílio não parece conter um sinal de retenção do retículo endoplásmico, que pode estar localizado noutras regiões do linker da subunidade I–II α1.
γ SubunitEdit
O γ1 subunidade é sabidos para ser associados com o músculo esquelético VGCC complexos, mas a evidência é inconclusiva a respeito de outros subtipos de canais de cálcio. A subunidade da glicoproteína γ1 (33 kDa) é composta por quatro hélices transmembranares. A subunidade γ1 não afeta o tráfico e, na maioria das vezes, não é necessária para regular o complexo do canal. No entanto, γ2, γ3, γ4 e γ8 também estão associados com receptores de glutamato AMPA.existem 8 genes para subunidades gama:
- γ1 (CACNG1),
- γ2 (CACNG2),
- γ3 (CACNG3),
- γ4 (CACNG4),
- (CACNG5),
- (CACNG6),
- (CACNG7), e
- (CACNG8).
fisiologiedit muscular
quando uma célula muscular lisa é despolarizada, causa a abertura dos canais de cálcio associados à tensão (tipo L). A despolarização pode ser provocada pelo alongamento da célula, pela ligação agonista do receptor acoplado à proteína G (GPCR) ou pela estimulação Autónoma do sistema nervoso. A abertura do canal de cálcio do tipo L provoca o influxo de Ca2+ extracelular, que se liga depois à calmodulina. A molécula de calmodulina activada activa a quinase de cadeia luminosa da miosina (MLCK), que fosforila a miosina em filamentos espessos. A miosina fosforilada é capaz de formar pontes cruzadas com filamentos finos de actina, e a fibra muscular lisa (ou seja, célula) contrai-se através do mecanismo de filamento deslizante. (Ver referência para uma ilustração da cascata sinalizadora envolvendo canais de cálcio do tipo L no músculo liso).os canais de cálcio do tipo L são também enriquecidos nos T-túbulos das células musculares estriadas, isto é, miofibras esqueléticas e cardíacas. Quando estas células são despolarizadas, os canais de cálcio Tipo L abrem-se como no músculo liso. No músculo esquelético, a abertura real do canal, que é mecanicamente ligado a um canal de libertação de cálcio (receptor de ryanodina, ou RYR) no retículo sarcoplasmático (SR), causa a abertura do RYR. No músculo cardíaco, a abertura do canal L-tipo de cálcio permite o influxo de cálcio para a célula. O cálcio liga-se aos canais de libertação de cálcio (Rcyrs) na SR, abrindo-os; este fenómeno é chamado de “libertação de cálcio induzida”, ou CICR. No entanto, os Rcyrs são abertos, quer através de uma cromatografia gasosa, quer através da CICR, Ca2+ é libertado da SR e é capaz de se ligar à troponina C nos filamentos de actina. Os músculos contraiem-se através do mecanismo do filamento deslizante, causando encurtamento de sarcomas e contração muscular.
alterações na expressão durante o desenvolvimento
no início do desenvolvimento, há uma grande quantidade de expressão dos canais de cálcio do tipo T. Durante a maturação do sistema nervoso, a expressão de correntes do tipo N ou L torna-se mais proeminente. Como resultado, neurônios maduros expressam mais canais de cálcio que só serão ativados quando a célula é despolarizada significativamente. Os diferentes níveis de expressão dos canais ativados de baixa tensão (LVA) e alta tensão (HVA) também podem desempenhar um papel importante na diferenciação neuronal. No desenvolvimento de neurônios espinais Xenopus, os canais de cálcio LVA transportam um cálcio espontâneo transitório que pode ser necessário para que o neurônio adote um fenótipo Gabaérgico, bem como o processo de crescimento.