3.2

3.2. Receptores asociados a canales iónicos

Los canales son estructuras proteicas incluidas en la membrana celular que permite el paso de sustancias. Los canales más estudiados y más relevantes para las células son los canales que permiten el paso de iones. Se encuentran en las membranas celulares de animales, plantas y bacterias; juegan un importante papel en procesos tales como la excitación nerviosa y muscular, secreción hormonal, aprendizaje y memoria, proliferación celular, transducción sensorial, control del balance de sales y agua, la regulación de la presión sanguínea y la contracción cardiaca.

 El estudio de la estructura y función de los canales tiene importancia porque ayuda a comprender el funcionamiento celular y sus alteraciones son las causas de diferentes enfermedades. Las alteraciones genéticas que de los ligandos que activan o desactivan el canal pueden causar el malformamiento del canal (algunos tipos de diabetes mellitus).  La presencia de anticuerpos contra las proteínas del canal también puede producir alteraciones del canal.

 ESTRUCTURA MOLECULAR DE UN CANAL IONICO

Los canales son proteínas incluidas en las membranas celulares. Hay una señal que no solo se encuentra en las membranas externas, sino también en otras membranas, como el retículo endoplasmático y las mitocondrias.

La cadena de la proteína (subunidad    β, etc.) cruza varias veces la membrana y se expande por el citoplasma celular y por el exterior de la célula. El fragmento de la cadena que cruza la membrana se denomina DOMINIO y siempre es una cadena alfa. Cada dominio puede tener uno o varios segmentos transmembrana que son las por iones incluidas en la membrana celular. Suele haber un LOOP intramembrana (H5, hairpin) responsable de la selectividad del ion y de la apertura del poro del canal. Parte de la proteína esta fuera de la célula y parte dentro de la célula. La parte externa puede unirse a polisacáridos.

 Normalmente el canal está formado por varias proteínas diferentes llamadas subunidades, que reciben el nombre de alfa, beta, etc. Un canal se forma por combinaciones de estas unidades formando dímeros, trímeros o tetrámeros; cualquier subunidad por si sola puede conformar un canal funcional, pero al añadirse las restantes subunidades mejoran o cambia el funcionamiento del canal.

Al juntarse varias sub unidades forman una estructura circular dejando un poro en el entro por donde pasan los iones. Si el canal es voltaje-sensitivo, tiene un fragmento de la proteína (hairpin) formado por aminoácidos que puede ionizarse,  comúnmente incluido en la membrana, que es sensible al voltaje y abre o cierra el canal como  una puerta. Si el canal depende de un ligando para abrirse o cerrarse, tiene un lugar a donde este puede unirse.

 Puede haber una parte de la cadena de aminoácidos intracelular que funcione como una compuerta tapando o destapando el poro del canal.

También suele haber una parte  que facilita la unión con otras unidades alfa o beta. La estructura tridimensional (topología) y las características polares de sus aminoácidos de estas unidades proteicas son los que determinan las propiedades funcionales de los canales.

Los receptores ligados a canales iónicos no son más que canales iónicos regulados por un ligando desde el exterior de la célula. En todos los casos este ligando es un neurotransmisor, por eso se dice que son canales regulados por transmisor. Los neurotransmisores clásicos son aminoácidos o derivados de estos y tienden a acumularse en el axón neuronal en vesículas sinápticas. Como el potencial de acción generado en la membrana neuronal no es capaz por sí mismo de producir la exocitosis de estas vesículas y la liberación del neurotransmisor, esta señalización se basa en la transducción de la señal eléctrica a una señal química, la elevación de los niveles de calcio.

En general, la unión del neurotransmisor puede producirse en la membrana de la célula postsináptica con dos tipos de receptores:

 -  Receptores excitadores, que son canales para iones na+, o na+ y k+ que generan un potencial de acción en la membrana de la célula receptora, y

 -   Receptores inhibidores: que son canales para iones cl- o k+ ygeneranuna hiperpolarización en la célula postsináptica, que no permite la generación de nuevos potenciales de acción

Además de a este tipo de receptores, los neurotransmisores pueden unirse a gprcs que estudiaremos en la próxima sección, en un tipo de sinapsis que podríamos definir como lenta, ya que la que se realiza con los receptores ligados a canales iónicos es de respuesta rápida.

Para conocer el funcionamiento de este tipo de receptor haremos una breve introducción a los receptores nicotínicos para el neurotransmisor acetilcolina (acco). El receptor nicotínico (rn) es un canal iónico selectivo para los iones na+ y k+.