「膜電位センサー」の版間の差分

[[Image:Voltagesensor1.jpg|thumb|300px|<b>図2. 電位依存性イオンチャネルの基本構造</b>]]　細胞は[[wikipedia:ja:誘電体|誘電体]]である脂質二重膜（[[細胞膜]]）によって外界と内部を電気的に遮断している。膜により隔たれた組成の異なる溶液の間に発生する電位差を膜電位と言う。[[wikipedia:ja:ほ乳類|ほ乳類]]の[[wikipedia:ja:神経細胞|神経細胞]]の細胞膜には[[wikipedia:ja:Na+|Na⁺]]と[[wikipedia:ja:K+|K⁺]]を交換するポンプ([[Na+/K+ ATPase|Na⁺/K⁺ ATPase]])が存在し、細胞内はK⁺が多くNa⁺が少なく、細胞外はNa⁺が多くK⁺が少ない、という細胞膜を隔てたイオン濃度勾配が存在する。イオン選択性を有するイオンチャネルの働きにより細胞膜はK⁺の透過性が高く、そのため細胞内電位が細胞外電位に対して-60～-80mV低い（[[静止膜電位]]）。化学的[[シナプス伝達]]や電気刺激などの種々の物理的刺激により、細胞膜のイオン透過性が変化し膜電位は変動する。主に[[電位依存性ナトリウムチャネル]]の働きにより、一過性にゼロを超える（オーバーシュート）自己再生的な膜電位の変動が見られる([[活動電位]])。このように神経細胞における膜電位はスパイク発火時に時々刻々と変化しており、その膜電位変化を感知するのが膜電位センサーである。電位依存性イオンチャネルの場合、膜電位変化を電位センサードメインが感知して、分子内で[[イオン透過ゲート]]を開く力に変換される、その結果、イオン透過量が膜電位に依存して変化する。  

　1980年代に、種々の[[電位依存性チャネル]]がクローニングされ<ref><pubmed> 6209577 </pubmed></ref><ref><pubmed> 3037387 </pubmed></ref><ref><pubmed> 2441471 </pubmed></ref>、保存されたアミノ酸配列として電荷を帯びた残基を有する膜貫通領域を中心とした電位センサードメインによる膜電位感知機構が想定された。クローニング以降、分子生物学的手法を組み合わせた電気生理学的機能解析が発展し、電位依存性イオンチャネルの電位センサードメインの作動機構に対して種々のモデルが提唱されている。2005年に[[電位依存性ホスファターゼ]](VSP)の発見により電位センサードメインを有する蛋白質がイオンチャネル以外にも存在し電位センサーが酵素活性の調節に対しても機能していることが明らかになった<ref><pubmed> 15902207 </pubmed></ref>。2003年に[[wikipedia:ja:古細菌|古細菌]]<ref><pubmed> 12721618 </pubmed></ref>、2005年にはほ乳類<ref><pubmed> 16002581 </pubmed></ref>の電位依存性チャネルの結晶構造が解かれ、電位センサードメインの機能解析が原子レベルで解析される形となった。また、電位センサーの概念が成熟した現在では、電位依存性チャネルの様な電位センサードメインを有さない膜蛋白質からも電位依存的な活性やゲート電流の観測が報告されている。