वोल्टेज-गेटेड आयन चैनल

वोल्टेज-गेटेड [[आयन चैनल]] ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन का एक वर्ग है जो आयन चैनल बनाते हैं जो चैनल के पास विद्युत झिल्ली क्षमता में परिवर्तन से सक्रिय होते हैं। झिल्ली क्षमता चैनल प्रोटीन की रचना को बदल देती है, उनके खुलने और बंद होने को नियंत्रित करती है। कोशिका झिल्लियां आम तौर पर आयनों के लिए अभेद्य होती हैं, इस प्रकार उन्हें झिल्ली के माध्यम से ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन चैनलों के माध्यम से प्रसारित करना चाहिए। उत्तेजक कोशिकाओं जैसे तंत्रिका और मांसपेशियों के ऊतकों में उनकी महत्वपूर्ण भूमिका होती है, जिससे वोल्टेज घटाव को उत्तेजित करने के जवाब में तेजी से और समन्वित विध्रुवण की अनुमति मिलती है। अक्षतंतु के साथ और निष्कर्ष पर पाए जाने वाले, वोल्टेज-गेटेड आयन चैनल विद्युत संकेतों को प्रत्यक्ष रूप से प्रसारित करते हैं। वोल्टेज-गेटेड आयन-चैनल आमतौर पर आयन-विशिष्ट होते हैं, और सोडियम चैनल # वोल्टेज-गेटेड (Na) के लिए विशिष्ट चैनल+), वोल्टेज-गेटेड पोटेशियम चैनल (के+), वोल्टेज पर निर्भर कैल्शियम चैनल (सीए2+), और क्लोराइड चैनल#सामान्य कार्य (Cl−) आयनों की पहचान कर ली गई है। चैनल का खुलना और बंद होना आयन की सघनता में बदलाव के कारण शुरू होता है, और इसलिए सेल मेम्ब्रेन के किनारों के बीच चार्ज ग्रेडिएंट होता है। रेफरी>

संरचना
वोल्टेज-गेटेड आयन चैनल आम तौर पर इस तरह से व्यवस्थित कई सबयूनिट्स से बने होते हैं, जिसमें एक केंद्रीय छिद्र होता है, जिसके माध्यम से आयन अपने विद्युत रासायनिक ढाल की यात्रा कर सकते हैं। चैनल आयन-विशिष्ट होते हैं, हालांकि समान आकार और आवेशित आयन कभी-कभी उनके माध्यम से यात्रा कर सकते हैं। वोल्टेज-गेटेड आयन चैनलों की कार्यक्षमता को इसकी तीन मुख्य असतत इकाइयों के लिए जिम्मेदार ठहराया गया है: वोल्टेज सेंसर, छिद्र या संचालन मार्ग और गेट। द+, के+, और सीए2+ चैनल एक केंद्रीय छिद्र के चारों ओर व्यवस्थित चार ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन से बने होते हैं; अधिकांश Na के मामले में ये चार डोमेन एकल α-सबयूनिट का हिस्सा हैं+ और सीए2+ चैनल, जबकि अधिकांश K में चार α-सबयूनिट हैं, जिनमें से प्रत्येक एक ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन का योगदान देता है+ चैनल। झिल्ली-फैले हुए खंड, नामित एस1-एस6, सभी विशेष कार्यों के साथ अल्फा हेलिक्स का रूप लेते हैं। पाँचवाँ और छठा ट्रांसमेम्ब्रेन सेगमेंट (S5 और S6) और पोर लूप आयन चालन की प्रमुख भूमिका निभाते हैं, जिसमें चैनल के गेट और पोर शामिल होते हैं, जबकि S1-S4 वोल्टेज-सेंसिंग क्षेत्र के रूप में काम करते हैं। चारों उपइकाइयां एक जैसी या एक दूसरे से भिन्न हो सकती हैं। चार केंद्रीय α-सबयूनिट्स के अलावा, ऑक्सीडोरडक्टेस गतिविधि के साथ नियामक β-सबयूनिट्स भी होते हैं, जो कोशिका झिल्ली की आंतरिक सतह पर स्थित होते हैं और झिल्ली को पार नहीं करते हैं, और जो α-सबयूनिट्स के साथ सहसंयोजित होते हैं अन्तः प्रदव्ययी जलिका।

तंत्र
पोटेशियम चैनल के एक्स - रे क्रिस्टलोग्राफी संरचनात्मक अध्ययनों से पता चला है कि, जब झिल्ली पर एक संभावित अंतर पेश किया जाता है, तो संबंधित विद्युत क्षेत्र पोटेशियम चैनल में एक गठनात्मक परिवर्तन को प्रेरित करता है। गठनात्मक परिवर्तन चैनल प्रोटीन के आकार को पर्याप्त रूप से विकृत करता है जैसे कि गुहा, या चैनल, झिल्ली के पार प्रवाह या प्रवाह को अनुमति देने के लिए खुलता है। आयनों का यह संचलन उनके सांद्रण प्रवणता के बाद कोशिका झिल्ली को विध्रुवित करने के लिए पर्याप्त विद्युत प्रवाह (बिजली) उत्पन्न करता है।

सोडियम चैनल#वोल्टेज-गेटेड|वोल्टेज-गेटेड सोडियम चैनल और वोल्टेज पर निर्भर कैल्शियम चैनल चार समरूप डोमेन वाले एकल पॉलीपेप्टाइड से बने होते हैं। प्रत्येक डोमेन में अल्फा हेलिक्स फैले 6 झिल्ली होते हैं। इन हेलिक्स में से एक, S4, वोल्टेज सेंसिंग हेलिक्स है। S4 सेगमेंट में कई सकारात्मक चार्ज होते हैं जैसे कि सेल के बाहर एक उच्च सकारात्मक चार्ज चैनल को बंद स्थिति में रखते हुए हेलिक्स को पीछे हटा देता है।

सामान्य तौर पर, आयन चैनल का वोल्टेज सेंसिंग भाग ट्रांसमेम्ब्रेन क्षमता में परिवर्तन का पता लगाने के लिए जिम्मेदार होता है जो चैनल के खुलने या बंद होने को उत्तेजित करता है। माना जाता है कि S1-4 अल्फा हेलिकॉप्टर आमतौर पर इस भूमिका को निभाते हैं। पोटेशियम और सोडियम चैनलों में, वोल्टेज-सेंसिंग S4 हेलिकॉप्टरों में दोहराए गए रूपांकनों में सकारात्मक रूप से आवेशित लाइसिन या आर्जिनिन अवशेष होते हैं। अपनी विश्राम अवस्था में, प्रत्येक S4 हेलिक्स का आधा कोशिका साइटोसोल के संपर्क में होता है। विध्रुवण होने पर, S4 डोमेन पर सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए अवशेष झिल्ली की एक्सोप्लाज्मिक सतह की ओर बढ़ते हैं। ऐसा माना जाता है कि झिल्ली विध्रुवण के जवाब में चैनल सक्रियण पर बाह्य विलायक की ओर बढ़ते हुए गेटिंग करंट के लिए पहले 4 आर्गिनिन खाते हैं। इन प्रोटीन-बाध्य धनात्मक आवेशों के 10-12 का संचलन एक परिवर्तनकारी परिवर्तन को उत्तेजित करता है जो चैनल को खोलता है। सटीक तंत्र जिसके द्वारा यह आंदोलन होता है, वर्तमान में सहमत नहीं है, हालांकि विहित, ट्रांसपोर्टर, पैडल और मुड़ मॉडल वर्तमान सिद्धांतों के उदाहरण हैं। यह मॉड्यूलरिटी इस क्षेत्र के कार्य का अध्ययन करने के लिए सरल और सस्ती मॉडल सिस्टम का उपयोग करने की अनुमति देती है, बीमारी में इसकी भूमिका, और इसके व्यवहार के फार्मास्युटिकल नियंत्रण को खराब विशेषता, महंगी, और/या तैयारियों का अध्ययन करना मुश्किल है। हालांकि वोल्टेज-गेटेड आयन चैनल आमतौर पर झिल्ली विध्रुवण द्वारा सक्रिय होते हैं, कुछ चैनल, जैसे कि आवक-शुद्ध करनेवाला पोटेशियम आयन चैनल, इसके बजाय अतिध्रुवीकरण (जीव विज्ञान)जीव विज्ञान) द्वारा सक्रिय होते हैं।

गेट को चैनलों के वोल्टेज सेंसिंग क्षेत्रों में युग्मित माना जाता है और ऐसा प्रतीत होता है कि आयन प्रवाह में एक यांत्रिक बाधा है। जबकि S6 डोमेन इस बाधा के रूप में कार्य करने वाले खंड के रूप में सहमत हो गया है, इसकी सटीक तंत्र अज्ञात है। संभावित व्याख्याओं में शामिल हैं: S6 खंड एक कैंची जैसी हरकत करता है जिससे आयनों को प्रवाहित होने की अनुमति मिलती है, चैनल के माध्यम से आयनों के गुजरने की अनुमति देते हुए S6 खंड दो खंडों में टूट जाता है, या S6 चैनल गेट के रूप में ही काम कर रहा है। रेफरी> तंत्र जिसके द्वारा S4 खंड का संचलन S6 को प्रभावित करता है अभी भी अज्ञात है, हालांकि यह सिद्धांत है कि एक S4-S5 लिंकर है जिसका संचलन S6 को खोलने की अनुमति देता है।

खोलने के बाद मिलीसेकंड के भीतर आयन चैनलों की निष्क्रियता होती है। निष्क्रियता को एक इंट्रासेल्युलर गेट द्वारा मध्यस्थ माना जाता है जो कोशिका के अंदर छिद्र के उद्घाटन को नियंत्रित करता है। इस गेट को गेंद और श्रृंखला निष्क्रियता के रूप में तैयार किया गया है। निष्क्रियता के दौरान, श्रृंखला अपने आप में मुड़ जाती है और गेंद चैनल के माध्यम से आयनों के प्रवाह को अवरुद्ध कर देती है। तेजी से निष्क्रियता सीधे S4 सेगमेंट के इंट्रामेम्ब्रेन मूवमेंट के कारण होने वाली सक्रियता से जुड़ी है, हालांकि S4 की गति और निष्क्रियता द्वार के जुड़ाव को जोड़ने वाली क्रियाविधि अज्ञात है।

सोडियम (Na+ ) चैनल
सोडियम चैनलों में कई अलग-अलग प्रकार के सेल में समान कार्यात्मक गुण होते हैं। जबकि सोडियम चैनलों के लिए दस मानव जीन एन्कोडिंग की पहचान की गई है, उनका कार्य आम तौर पर प्रजातियों और विभिन्न प्रकार के सेल के बीच संरक्षित होता है।

कैल्शियम (Ca2+ ) चैनल
मानव कैल्शियम चैनलों के लिए सोलह अलग-अलग पहचाने गए जीनों के साथ, इस प्रकार का चैनल सेल प्रकारों के बीच कार्य में भिन्न होता है। कैल्शियम चैनल | सीए2+ चैनल Na की तरह ही संभावित कार्रवाई उत्पन्न करते हैं+ कुछ न्यूरॉन्स में चैनल। वे रासायनिक अन्तर्ग्रथन | प्री-सिनैप्टिक तंत्रिका अंत में एक्सोसाइटोसिस में भी भूमिका निभाते हैं। अधिकांश कोशिकाओं में, सीए2+ चैनल इंट्रासेल्यूलर सीए को नियंत्रित करने में अपनी भूमिका के कारण विभिन्न प्रकार की जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को नियंत्रित करते हैं2+ सांद्रता।

पोटेशियम (के+) चैनल
वोल्टेज-गेटेड पोटेशियम चैनल वोल्टेज-गेटेड चैनलों का सबसे बड़ा और सबसे विविध वर्ग है, जिसमें 100 से अधिक एन्कोडिंग मानव जीन हैं। इस प्रकार के चैनल अपने गेटिंग गुणों में महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होते हैं; कुछ बेहद धीरे-धीरे निष्क्रिय हो रहे हैं और अन्य बहुत तेज़ी से निष्क्रिय हो रहे हैं। सक्रियण समय में यह अंतर क्रिया संभावित फायरिंग की अवधि और दर को प्रभावित करता है, जिसका अक्षतंतु के साथ-साथ अन्तर्ग्रथनी संचरण पर विद्युत चालन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। पोटेशियम चैनल अन्य चैनलों से संरचना में भिन्न होते हैं, जिसमें उनमें चार अलग-अलग पॉलीपेप्टाइड सबयूनिट्स होते हैं, जबकि अन्य चैनलों में चार समरूप डोमेन होते हैं, लेकिन एक पॉलीपेप्टाइड इकाई पर।

क्लोराइड (Cl−) चैनल
क्लोराइड चैनल सभी प्रकार के न्यूरॉन्स में मौजूद होते हैं। उत्तेजना को नियंत्रित करने की मुख्य जिम्मेदारी के साथ, क्लोराइड चैनल सेल रेस्टिंग क्षमता के रखरखाव में योगदान करते हैं और सेल वॉल्यूम को विनियमित करने में मदद करते हैं।

प्रोटोन (एच+) चैनल
वोल्टेज-गेटेड प्रोटॉन चैनल हाइड्रोजन आयनों द्वारा हाइड्रोनियम के रूप में मध्यस्थता वाली धाराओं को ले जाते हैं, और पीएच-निर्भर तरीके से विध्रुवण द्वारा सक्रिय होते हैं। वे कोशिकाओं से एसिड को हटाने का कार्य करते हैं।

फाइलोजेनेटिक्स
जीवाणुओं में अभिव्यक्त प्रोटीनों के फाइलोजेनेटिक्स अध्ययन से वोल्टेज-गेटेड सोडियम चैनलों के प्रोटीन सुपरफैमिली के अस्तित्व का पता चला। बाद के अध्ययनों से पता चला है कि विभिन्न प्रकार के अन्य आयन चैनल और आयन ट्रांसपोर्टर, वोल्टेज-गेटेड आयन चैनलों से संबंधित फाईलोजेनेटिक रूप से हैं, जिनमें इनवर्ड-रेक्टीफायर पोटेशियम आयन चैनल शामिल हैं।+ चैनल, रायनोडाइन-इनोसिटोल 1,4,5-ट्राइफॉस्फेट रिसेप्टर कैल्शियम चैनल | रायनोडाइन-इनोसिटोल 1,4,5-ट्राइफॉस्फेट रिसेप्टर सीए2+ चैनल, क्षणिक रिसेप्टर संभावित कैल्शियम चैनल परिवार| क्षणिक रिसेप्टर क्षमता सीए2+ चैनलपॉलीसिस्टिन कटियन चैनल परिवार परिवार, ग्लूटामेट-गेटेड आयन चैनल परिवार|ग्लूटामेट-गेटेड आयन चैनल, कैल्शियम पर निर्भर क्लोराइड चैनल, मोनोवालेंट केशन:प्रोटोन एंटीपोर्टर-1|मोनोवैलेंट केशन:प्रोटोन एंटीपोर्टर्स, टाइप 1, और पोटेशियम ट्रांसपोर्टर परिवार।

यह भी देखें

 * पोटेशियम चैनल
 * कैटेकोलामिनर्जिक पॉलीमॉर्फिक वेंट्रिकुलर टैचीकार्डिया

बाहरी संबंध

 * IUPHAR-DB Voltage-gated ion channel subunits
 * The IUPHAR Compendium of Voltage-gated Ion Channels 2005