3. Recettori canale

Recettori canale

I recettori canale non hanno una vera e propria cascata di trasduzione del segnale, ma determinano l'ingresso di uno ione, trasmettendo un'alterazione del potenziale di membrana. La membrana plasmatica, impermeabile agli ioni, permette il loro passaggio solo in presenza di canali, che costituiscono dei pori attraverso cui gli ioni possono passare. La membrana è dotata di un potenziale siccome la carica extracellulare differisce da quella intracellulare; inoltre, la presenza di pompe e canali crea e mantiene una certa concentrazione di ioni negli spazi.

Vi sono poi degli ioni biologici (K⁺, Na⁺, Ca²⁺ e Cl^-) che possono attraversare la membrana attraverso dei canali aperti in direzioni differenti, ben precise in relazione allo specifico gradiente elettrochimico presente per quello ione in quel momento nella cellula. Il potenziale di membrana può quindi essere o iperpolarizzato o depolarizzato; solitamente la depolarizzazione è un cambiamento molto importante, sfruttato per attivare certe funzioni cellulari, mentre l'iperpolarizzazione rende più stabile una situazione già preesistente; non trasmette un segnale, ma rende la cellula meno favorevole a essere eccitata.

Normalmente l'iperpolarizzazione è causata da due ioni, che possono quindi essere considerati inibitori:

• Cl^-: che entra nelle cellule.
• K⁺: che solitamente esce.

Tutti gli altri cationi (Na⁺ e Ca²⁺) entrano nella cellula a seguito dell'apertura dei canali e vanno a depolarizzare la cellula, rendendola attiva. Un recettore canale è anche in grado di trasmettere un segnale attraverso il calcio, uno ione bivalente, che può legarsi anche a delle proteine e funzionare come secondo messaggero, andando a indurre un cambiamento conformazionale e una conseguente attivazione di certe proteine; questo determina l'attivazione di una cascata di trasmissione del segnale (Ca²⁺ calmodulina e CaM chinasi).

Struttura dei recettori canale

I recettori canale sono molecole transmembranali, in cui si possono sempre individuare 4 regioni funzionali:

• Porzione esterna: ha una forma a imbuto che gli permette di svolgere il ruolo biologico, cioè di concentrazione degli ioni.
• Zona transmembranale: presenta classici domini con residui aa idrofobici; a questo livello si possono distinguere 2 regioni funzionali importanti: il canale, con aa importanti per la selezione dello ione, e il gate, il cancello di chiusura del canale.
• Porzione intracellulare: contiene i siti di fosforilazione che inducono transizioni conformazionali atte a modulare la funzionalità del recettore.
• Domini che ancorano i recettori al citoscheletro.

Classi di recettori canale

I recettori canale appartengono a diverse classi:

• Recettori appartenenti alla superfamiglia dei recettori nicotinici: il nome deriva dai primi a essere stati scoperti, in realtà non tutti utilizzano Ach; vi sono recettori che utilizzano acetilcolina a livello della placca neuromuscolare, nel S.N.C. e nei gangli; recettori che utilizzano GABA (recGABA), recettori per la glicina (reGlyR) e recettori per la serotonina (rec 5HT).
• Recettori ionotropi del glutammato: NMDA, AMPA e Kainato.
• Recettori per ATP: l'ATP viene secreto da cellule infiammatorie come astrociti e microglia per andare a mediare la segnalazione. Esistono i recettori canale P2X e i recettori connessi a G-proteine P2Y.
• Recettori aperti da nucleotidi ciclici: il segnale (cGMP e cAMP) è prodotto all'interno della cellula.

Strutturalmente i recettori nicotinici sono costituiti da 5 subunità, ognuna appartenente a una specifica classe. Ne sono state identificate 4 tipologie: α, β, γ, δ, questo indica che almeno una subunità è sempre ripetuta, determinando una diversa funzionalità del recettore. Nella figura è rappresentato il recettore nicotinico muscolare, il primo a essere stato identificato. Ogni subunità ha 4 domini transmembranali, chiamati M1, M2, M3 e M4, caratterizzati da specifici residui aa, che permettono il passaggio di specifici ioni, mentre le estremità N e C-terminale, rivolte all'esterno, sono implicate nel legame con la molecola segnale. Il poro è costituito dall'unione di ognuno dei domini M2.