カリウムチャネル

アウトラインです

1.基本的機能

1.1カリウム透過 カリウムチャネルはカリウムイオンを優先的に透過させる膜蛋白質である。機能的構造的に多様性がある。

1.2膜の興奮性の制御 すべての細胞に発現している。脳内の神経細胞、グリア細胞に発現しており、興奮性の制御、シナプス伝達、カリウム濃度恒常性維持に関わっている。 HodgkinとHuxleyはイカの巨大軸索でKコンダクタンスを計測。イオン仮説。ノーベル賞。

1.3中枢神経細胞、末梢神経細胞、グリア細胞に発現していることの導入 機能的に多様なカリウムチャネルが、細胞内でも局在しており、脳機能を支えている。分子機構がかなり明らかになっている。

2.分子機能、構造による分類（種類）

2.1機能構造的特徴

ホモ、あるいはヘテロマルチマーである。一つないし二つのイオン透過経路を形成する。イオン透過経路は二回膜貫通ヘリックスが4つ会合して出来ている。それに加え特有のドメイン（細胞内ドメイン、電位センサードメイン）を持ち、機能的な多様性を与えている。 名前がいろいろあること、表にする。各論はこのパラグラフに続けて書く。

結晶構造がロデリックマッキノンによって解かれた。二回貫通型のカリウムチャネル。これによってイオン透過機構やイオン選択性の構造的基盤が明確になってきた。マッキノンはアグレとともにノーベル賞。またイオン透過経路は他のイオンチャネルとの比較が行われる。 Kvチャネル、Kirチャネル、K2Pチャネルなど結晶構造解析が進んでいる。Kirチャネルなどではリガンドと結合した構造も解かれ始めている。

2.2二回膜貫通型

各種Kirチャネル 二回膜貫通型。Kirチャネル。Kir1-7。 イオン透過の整流性あり。イオンチャネル分子の機能ではなく、ポリアミン、マグネシウムとの結合による。 G蛋白質活性化Kチャネル ATP感受性Kチャネルもこのグループ

2.3四回膜貫通型

各種K2Pチャネル １分子の中に膜貫通領域を４つ持つ。二つの分子が結合し、一つのポアを形成。細胞外にキャップ構造。

2.4六回膜貫通型

各種Kvチャネル 六回膜貫通型。Kvチャネル。電気生理学的な特性（活性化、不活性化）の違いによって機能的にさらに分類。多くのサブファミリーがある。

Ca活性化Kチャネル 六回（七回）膜貫通型。Caによって活性化。Caが直接結合するもの、間接的に結合するもの。Caで直接活性化されるもの、電位依存性を変えるもの。コンダクタンスの違いも。 BK、IK、SKなど。BKのみ電位依存性あり。

2.5補助サブユニット

1TM補助サブユニット KCNEみたいなもの。他も。。電位依存性チャネルの機能を制御。位置の制御も？

SUR SURの説明。SURの構造的なこと、薬物の標的としての役割も簡単に述べる。位置の制御も（ER retention signal関係）

2.6おまけ？

HCN、CNG 構造的にKチャネルの中に分類されたりもするが、カリウムイオン選択性は高くない。

3.活性調整

3.1ligand-gated

M current M current。Mはmuscarineのm。つまり神経伝達物質によって制御。不活性化があまりない。spikeの閾値などを制御。Kvチャネルに分類（KCNQ, Kv7.1）。 PIP2との相互作用の話。B Hilleらの研究から引用。 PLCが重要な役割。機能制御機構にかんしてはDAGとかの関与などまだ諸説ある？

KCa current Ca活性化カリウムチャネル。After hyperdepolarization (AHP)。（竹島らのJPの結果も一文くらい書く）

sIPSC (GIRK current) 抑制性のシナプス伝達。GABABRなどとの共役の説明。イオンチャネルの実体としてはG蛋白質活性化カリウムチャネル。Kir3.1+Kir3.2がメインコンポーネント。

KATP current （glucose感受性神経の話もここらで） KATPチャネルによる神経活動制御。神経細胞のグルコース感受性の分子機構の一つ。

3.2voltage-gated

A current 早い不活性化のK電流。発火頻度を制御。

delayed rectifier 活性化が遅め。不活性化が弱い、遅い。速度論的な違いによってさらにIKsやIKrなど。

3.2constitite-active

IKR current 常時活性型。古典的IRK。静止膜電位、興奮性の制御。Kir2.1等。

K2P current 常時活性型。こちらも静止膜電位、興奮性の制御。いろいろな種類あり。

4.脳内分布とその機能

4.1中枢神経細胞

細胞体 神経細胞の細胞体に発現するKチャネルの種類とその役割。

initial segmentはここ？発火の閾値を決める。

樹状突起 神経細胞の樹状突起に発現するKチャネルの種類とその役割。シナプス部位と、シャフトの部分を分けて記述。情報の処理。可塑性への関与も簡単に。

軸索 神経細胞の樹状突起に発現するKチャネルの種類とその役割。有髄神経と無髄神経。ランビエノードでの分付。跳躍伝導。

4.2末梢神経細胞 神経細胞と異なり特記すべきことがあればここに分けて記す。

4.3グリア細胞

astrocyte, muller cell グリアタイプのカリウムチャネル。KirチャネルとKvチャネルも？主にアストログリアだけども、microgliaや他のグリアも。

K buffering カリウムバッファリングもここで。

5.位置制御機能、他の分子との相互作用

5.1裏打ち「蛋白質」との結合 主にPDZ蛋白質との結合の話。

5.2「脂質」との結合 ラフトなどへの局在の話。

6.病気との関連

チャネル病

癲癇?

7.薬理学（薬物治療の観点ではなく、基礎的な情報として）

7.1Kvチャネル阻害薬

TEA, 4-AP KvチャネルのポアブロッカーとしてTEAなどがある。チャネルの構造活性相関の研究でよく使われた。電気生理学的実験にもよく用いられる。

hanatoxin Kvチャネルの電位依存性を変える。電位センサードメインが結合部位。

7.2KCaチャネル阻害薬

Apamin, Charybdotoxin KCaチャネルの阻害薬

1-EBIO、KCaチャネルのCa作用増強薬 KCaチャネルの開口薬opener。1-EBIO。Ca感受性を増強。 他にもいっぱいある。。 http://www.tocris.com/pharmacologicalBrowser.php?ItemId=47689

7.3K2P (Kir)阻害薬、活性化薬

麻酔薬 吸引性麻酔薬の標的がカリウムチャネルではないかという報告がある

アルコール アルコールがカリウムチャネル機能を制御するという報告がある

7.4中枢神経作動薬のKチャネルへの作用 中枢神経系作動薬には副作用としてカリウムチャネルに作用するものもある。薬物治療への関与は未解明。

8.参考文献