Concetti Chiave
- La inattivazione dei canali ionici voltaggio-dipendenti avviene quando, nonostante una depolarizzazione prolungata, i canali restano aperti solo brevemente prima di tornare non permeativi.
- I canali ionici hanno tre stati cinetici: chiuso, aperto e inattivo. Lo stato inattivo è non conducente e richiede la ripolarizzazione per tornare allo stato chiuso.
- Esperimenti storici hanno dimostrato che la pronasi elimina l'inattivazione agendo sul lato intracellulare, suggerendo che il dominio rilevante è lì localizzato.
- Studi sui canali K Shaker hanno confermato che gli ultimi 20 aminoacidi N-terminali sono cruciali per l'inattivazione, legandosi internamente al poro per bloccare il passaggio degli ioni.
- L'inattivazione è essenzialmente irreversibile a potenziali di membrana depolarizzati, richiedendo la ripolarizzazione per il ritorno allo stato chiuso.
Inattivazione canali ionici
Alcuni tipi di canali ionici voltaggio-dipendenti, quando sottoposti a un pulso depolarizzante prolungato, restano aperti solo per un breve periodo di tempo, per poi tornare in uno stato non permeativo, nonostante la depolarizzazione perduri. Questo fenomeno, chiamato inattivazione, si ritrova a esempio nei canali Na voltaggio-dipendenti e in alcuni tipi di canali K voltaggio-dipendenti. Si vede che in seguito alla depolarizzazione il canale si apre, ma resta aperto solo per alcuni millisecondi, per poi tornare a essere non conducente.
In tale stato il canale rimarrà per tutta la durata della depolarizzazione.Oltre allo stato chiuso e lo stato aperto, di cui si è parlato nei precedenti paragrafi, questi canali possiedono anche un terzo stato cinetico, chiamato stato inattivo, in cui i canali vanno dopo essersi aperti. Lo stato inattivo è apparentemente indistinguibile dallo stato chiuso, essendo entrambi stati non conducenti. Esistono però rilevanti differenze nel comportamento dei due stati. Dallo schema appare evidente che il processo di inattivazione a potenziali di membrana depolarizzati è essenzialmente irreversibile, e il ritorno dei canali allo stato chiuso richiede la ripolarizzazione della membrana.
Una prima informazione riguardante la localizzazione delle strutture rilevanti per il processo di inattivazione fu ottenuta negli anni settanta, molto prima di conoscere la struttura primaria dei canali ionici. Se si sottopone il lato intracellulare di un canale inattivante all’azione della pronasi, una miscela di enzimi proteolitici, il processo di inattivazione scompare. Al contrario se la pronasi viene fatta agire sul lato extracellulare del canale, il processo di inattivazione permane invariato. Questi risultati suggerirono che il dominio proteico rilevante per il processo di inattivazione risiede nella parte intracellulare del canale.
Ciò fu in seguito confermato da esperimenti di biologia molecolare, condotti sul canale K inattivante Shaker. Infatti la delezione della porzione del gene che codifica per gli ultimi 20 aminoacidi N-terminali della proteina produce canali non inattivanti. Inoltre se un peptide corrispondente alla parte deleta viene aggiunto nel lato intracellulare, il canale mutato (non inattivante) riacquista il fenomeno di inattivazione. Questi dati indicano che il dominio di inattivazione del canale Shaker è formato dagli ultimi 20 aminoacidi della porzione N-terminale della proteina, localizzati sul lato intracellulare della membrana. Una volta che il canale si apre, questo dominio va a legarsi in una zona all’interno del poro permeativo, impedendo in questo modo il passaggio degli ioni.
Domande da interrogazione
- Qual è il fenomeno di inattivazione nei canali ionici voltaggio-dipendenti?
- Dove si trova il dominio proteico rilevante per l'inattivazione nei canali ionici?
- Come è stato confermato il ruolo degli ultimi 20 aminoacidi N-terminali nel processo di inattivazione del canale Shaker?
L'inattivazione è un fenomeno in cui i canali ionici voltaggio-dipendenti, dopo essersi aperti a seguito di una depolarizzazione, tornano rapidamente a uno stato non permeativo, rimanendo inattivi per tutta la durata della depolarizzazione.
Il dominio proteico rilevante per l'inattivazione si trova nella parte intracellulare del canale, come dimostrato da esperimenti con la pronasi e confermato da studi di biologia molecolare sul canale K inattivante Shaker.
Il ruolo degli ultimi 20 aminoacidi N-terminali è stato confermato attraverso esperimenti di delezione genetica e l'aggiunta di un peptide corrispondente, che hanno dimostrato che questi aminoacidi formano il dominio di inattivazione, essenziale per il blocco del passaggio degli ioni.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
