תעלת אשלגן ממותגת מתח
תעלת אשלגן תלוית מתח (Voltage-Activated Potassium Channel, נקראת גם Kv channel) היא חלבון ממברנלי שמעביר יוני אשלגן (K⁺) דרך הממברנה של התא בתגובה לשינויים במתח החשמלי לאורכה. תעלות אלה חיוניות בפעילות חשמלית של תאים, במיוחד בתאי עצב ושריר.
מבנה
התעלה מורכבת מ־4 תת-יחידות, שכל אחת מהן תורמת חלק לנקב התעלה.
כל תת-יחידה היא חלבון עצמאי, ולעיתים כולן זהות (הומו-טטראמר), ולעיתים שונות (הטרו-טטראמר).
מתחמים (domains)
כל תת־יחידה מורכבת מ־6 מקטעים חוצי־ממברנה (S1–S6):
- מקטעים S1–S4: יוצרים את החיישן למתח (Voltage Sensor), במיוחד הקטע S4 עשיר בשיירים חיוביים (ליזין וארגינין) ומגיב לשינויים במתח.
- מקטעים S5–S6: יוצרים את חלק התעלה (Pore Domain) שמאפשר מעבר יוני אשלגן.
- האזור בין S5 ל־S6 – נקרא גם P-loop: אחראי לסלקטיביות של התעלה – כלומר, לוודא שיוני אשלגן עוברים, אך לא נתרן או יונים אחרים. מקטע זה כולל את המסנן ־selectivity filter – רצף שמור של חומצות אמינו (למשל TVGYG) שמתאים בדיוק לגודל של יון K⁺תת יחידה בטא היא חלבון עזר היא אינה קשורה להולכת זרם אך יכולה לאפנן את פעילות התעלה.
- תת-יחידה בטא היא חלבון עזר היא אינה קשורה להולכת זרם אך יכולה לאפנן את פעילות התעלה. .
שערים (gates)
לפי המודל של הודג'קין והקסלי בתעלת האשלגן קיים 4 שערים. כל שער מכונה n. השער יכול להיות פתוח או סגור. השער נפתח או נסגר בהתאם לשינויים במתח – לרוב נמצא בצד הציטופלזמי של התעלה (בין הקצוות של S6). כאשר הממברנה עוברת דה־פולריזציה (פנים התא נהיה חיובי יותר), שינוי במתח מזיז את S4 הגורם לשינוי מבני והשער נפתח.
התעלה יכולה להיות במתב פתוח או במצב סגור. רק כאשר כל ארבעת השערים פתוחים, תעלת האשלגן פתוחה.
תרומה לפוטנציאל המנוחה
במנוחה חדירות הממברנה לאשלגן גבוהה מאשר ליונים אחרים. בגלל מפל הריכוזים בין חוץ התא לתוך התא, יוני האשלגן הטעונים במטען חיובי זורמים מהציטוזול לנוזל החוץ תאי. שיווי המשקל בין הכוח המניע החשמלי והכוח המניע הכימי יוצרים מתח שלילי הקרוב לפוטנציאל נרנסט של אשלגן. בנוסף קיימות גם תעלות זליגה, דרכן זורם אשלגן. לכן מתח המנוחה בתאים קרוב לפוטנציאל נרנסט של אשלגן.[1]
תרומה לפוטנציאל הפעולה
נסיקת פוטנציאל הפעולה מובעת מפתיחת תעלות נתרן תלויות מתח. כאשר מתח הממברנה עובר דפולריזציה, נפתחות תעלות האשלגן תלויות המתח. תעלות אשלגן נפתחות לאט יותר ומאפשרות ליוני אשלגן לצאת דרך התעלות מהציטוזול החוצה. ליוני אשלגן מטען חיובי, כך שיציאתם מהתא מקטינה את הפוטנציאל החשמלי שלו ביחס לתמיסה החוץ־תאית, וכך מתחיל המתח לחזור למצב מנוחה. זהו שלב דעיכת פוטנציאל הפעולה. התא עובר רה־פולריזציה, המתח החשמלי על פני הקרום חוזר למתח המנוחה. בשלב הזה נסגרות תעלות האשלגן.[2]
פרמקולוגיה
חומרים הגורמים לחסימת תעלות האשלגן, גורמים להארכת משך פוטנציאל הפעולה.
TEA – טטרה אתיל אמוניום (Tetraethylammonium)
Tetraethylammonium[3] נקשר לחלק הפנימי של התעלה (צד ציטופלזמי), חוסם את תעלת האשלגן. מעכב רפולריזציה, מאט את דעיכת פוטנציאל הפעולה ומאריך את משכו.
שימוש עיקרי: TEA הוא חומר ניסויי חשוב, הוא שימש בהיסטוריה של חקר התעלות (ניסויי Hodgkin & Huxley בשנות ה-50 של המאה ה-20). משמש עד היום ככלי במחקרים אלקטרופיזיולוגיים לזיהוי רכיב האשלגן במתח ממברנה. אין לו שימוש קליני.
(4-AP) 4-Aminopyridine
חוסם את התעלה מבפנים בדומה ל-TEA נקשר לתעלה כשהיא פתוחה או קרובה לפתיחה. גורם להארכת משך פוטנציאל הפעולה ומגביר מהירות הולכה עצבית.
היות שהחומר מאריך את משך פוטנציאל הפעולה ומאפשר שיפור זמני במהירות הולכת פוטנציאל הפעולה באקסונים הוא יכול לסייע בהולכת פוטנציאל פעולה באקסונים שעברו דמיאליניזציה כמו במחלה טרשת נפוצה.
שימוש קליני:
נמצא בתרופה בשם Fampyra/Ampyra המאושרת לשימוש במחלה טרשת נפוצה[4] הגורמת לשיפור ההליכה.
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
- ↑ 1.4: The Membrane at Rest, Medicine LibreTexts, 2022-09-14 (באנגלית)
- ↑ Jamie Johnston, Ian D. Forsythe, Conny Kopp-Scheinpflug, Going native: voltage-gated potassium channels controlling neuronal excitability, The Journal of Physiology 588, 2010-09-01, עמ' 3187–3200 doi: 10.1113/jphysiol.2010.191973
- ↑ Tetraethylammonium, go.drugbank.com (באנגלית)
- ↑ Use of Dalfampridine (Ampyra) Fact Sheet, Cleveland Clinic
תעלת אשלגן ממותגת מתח41547591Q106939566