Concetti Chiave
- I canali Ca²+ sono cruciali nella fisiologia cellulare, influenzando proteine Ca²+-dipendenti attraverso l'aumento della concentrazione di Ca²+ nel citosol.
- I canali Ca voltaggio-dipendenti (Cav) si attivano in risposta alla depolarizzazione della membrana e sono distinti in LVA e HVA, basati sulla soglia di attivazione.
- I canali HVA sono classificati in base alla sensibilità farmacologica: tipo L, tipo N e tipo P/Q, ognuno inibito da specifiche tossine naturali.
- I canali di rilascio del Ca dai depositi intracellulari regolano il Ca nel citoplasma e includono i recettori IP3 e della ryanodina, attivati da diverse modalità.
- I recettori IP3R e RyR si formano dall'assemblaggio di subunità per creare un poro centrale, con differenze strutturali tra i due tipi di recettori.
Indice
Importanza dei canali Ca²+
Per certi aspetti i canali Ca²+ assumono una rilevanza peculiare nella fisiologia delle cellule, poiché determinano un aumento della concentrazione di Ca²- nel citosol, e ciò determina dei cambiamenti nel comportamento di numerose proteine Ca²+-dipendenti.
Canali Ca voltaggio-dipendenti
Struttura dei canali Cav
I canali Ca voltaggio-dipendenti, Cav, mediano influssi di Ca in risposta alla depolarizzazione della membrana.
I canali Cav sono composti da una subunità α1 molto simile a quella dei canali Nav. Nei canali Cav nativi la subunità α1 è associata con una subunità β intracellulare e con le subunitàtransmenbranaα2 e δ. Una ulteriore subunità γè stata trovata nei canali Cav del muscolo scheletrico.Classificazione dei canali HVA
Da un punto di vista biofisico i canali Cav sono classicamente distinti in due classi: quelli a bassa soglia di attivazione (chiamati LVA, LowVoltageActivated), che si aprono in seguito a piccole depolarizzazioni della membrana ed inattivano velocemente, e quelli a alta soglia (chiamati HVA, High Voltage Activated), che presentano invece un V1/2 di attivazione più depolarizzato. I primi sono formati dalle subunità α Cav3.1-3.3, mentre i secondi sono formati dalle subunità appartenenti alle famiglie CaV1 e CaV2. I canali HVA possono essere ulteriormente distinti, su base farmacologica in: i) canali di tipo L (Cav1.1-4), sensibili alle diidropiridine; ii)Cav di tipo N (Cav2.1), selettivamente inibito dalla tossina w-conotossina-GVIA, estratta dal veleno di una lumaca; ii) canali Cav di tipo P/Q (Cav2.2), selettivamente inibiti dalla w-agatossina-IVA, estratta dal veleno di ragno. In molte cellule rimane tuttavia una componente della corrente HVA non inibita da nessuna delle tossine sopra descritte. Tale componente, viene denominata di tipo R (Cav2.3).
Canali di rilascio del Ca dai depositi intracellulari
Canali di rilascio del Ca
Sono canali presenti sulle membrane dei reticoli endoplasmatico e sarcoplasmatico, con la funzione di riversare il loro contenuto di Ca nel citoplasma. L’attività di questi canali, insensibile al potenziale, è regolata dalla concentrazione di Ca citosolico con una curva dose-risposta a campana: moderate concentrazioni di Ca interno attivano questi canali, mentre più elevate concentrazioni ne inibiscono l’attività. Esistono due distinte famiglie di canali di rilascio del Ca, i recettori dell’IP3 (IP3R) e i recettori della ryanodina (RyR). I primi sono attivati dall’IP3 che si forma nella cellula in seguito alla degradazione dei fosfolipidi inositolici da parte della PLC.
Regolazione dei recettori RyR
Per il RyR, sono state descritte due diverse modalità di regolazione del gating: i) possono essere meccanicamente accoppiati con canali Cav di tipo L presenti nella membrana plasmatica. La depolarizzazione della membrana provoca un cambiamento conformazionale dei canali Ca di tipo L, che a sua volta induce l’apertura dei RyR. In alternativa la loro attivazione è innescata dal cosiddetto rilascio di Ca indotto da Ca (CICR, CalciumInducedCalciumRelease):la depolarizzazione della membrana induce un influsso di ioni Ca dall’esterno. Il conseguente aumento del livello di Ca citosolico attiva i recettori per la ryanodina, cui segue un massivo, secondario aumento del Ca citosolico. Ad oggi sono state trovate sei subunità formanti i canali di rilascio del Ca, tre RyR e tre IP3R, tutte altamente omologhe. Si pensa che IP3R e RyR nativi siano formati dall’assemblaggio di quattro subunità che si aggregano a formare il poro centrale. Nel IP3R ci sono sei segmenti transmembrana, mentre nel RyR i plot di idrofobicità non sono molto chiari, per cui il numero di segmenti transmembranaè ancora incerto.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dei canali Ca²+ nella fisiologia cellulare?
- Come sono strutturati i canali Ca voltaggio-dipendenti (Cav)?
- Quali sono le differenze tra i canali Cav a bassa e alta soglia di attivazione?
- Quali tossine inibiscono i canali Cav di tipo HVA?
- Come funzionano i canali di rilascio del Ca dai depositi intracellulari?
I canali Ca²+ sono cruciali nella fisiologia cellulare poiché aumentano la concentrazione di Ca²+ nel citosol, influenzando il comportamento delle proteine Ca²+-dipendenti.
I canali Cav sono composti da una subunità α1, simile a quella dei canali Nav, associata a subunità β, α2, δ e, nel muscolo scheletrico, anche γ.
I canali LVA si aprono con piccole depolarizzazioni e inattivano velocemente, mentre gli HVA richiedono una maggiore depolarizzazione per attivarsi.
I canali di tipo L sono inibiti dalle diidropiridine, quelli di tipo N dalla w-conotossina-GVIA, e quelli di tipo P/Q dalla w-agatossina-IVA.
Questi canali rilasciano Ca nel citoplasma e sono regolati dalla concentrazione di Ca citosolico, con due famiglie principali: i recettori dell’IP3 e i recettori della ryanodina.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
