L-tip kalcijskog kanala

Godine 1953., Paul Fatt i Bernard Katz otkrili su u mišićima rakova naponske kalcijske kanale. Kanali su pokazivali različite napone aktivacije i svojstva provodljivosti kalcija, pa su tako razdvojeni na visokonaponske (HVA) i niskonaponske aktivacijske kanale (LVA). Nakon daljnjeg eksperimentiranja, utvrđeno je da se HVA kanali otvaraju za 1,4-dihidropiridin (DHP-ove).^[5] Koristeći DHP-ove, otkrili su da su HVA kanali specifični za određena tkiva i različito su reagirali, što je dovelo do dalje kategorizacije HVA kanala u L-tip, P-tip i N-tip.^[6] Kalcijski kanali L-tipa sekvencirani su peptidom i utvrđeno je da postoje četiri tipa kalcijskih kanala L-tipa: α₁S (skeletni mišići), α₁C ( srčani), α₁D (u mozgu) i α₁F (u mrežnjači).^[5] U 2000., nakon što je obavljeno više istraživanja na podjedinicama α₁ u naponski usmjerenim kalcijevim kanalima, korištena je nova nomenklatura koja je nazvala L-tip kalcijevih kanala CaV1, sa podjedinicama CaV1.1, Cav1.2, CaV1.3 i CaV1.4.^[6] Istraživanja na podjedinicama CaV1 nastavljaju otkrivati više o njihovoj strukturi, funkciji i farmaceutskoj primjeni.^[7]

L-tip kalcijevih kanala sadrži pet različitih podjedinica: α1 (170–240 kDa), α2 (150kDa), δ (17-25 kDa), β (50-78 kDa) i γ (32 kDa).^[8] Podjedinice α2, δ i β su nekovalentno povezane sa α1 podjedinicom i moduliraju promet iona i biofizička svojstva α1 podjedinice. Podjedinice α2 i δ nalaze se u vanćelijskom prostoru, dok su podjedinice β i γ smještene u citosolu.^[8]

Podjedinica α1 je heterotetramer koji ima četiri transmembranske regije, poznate kao domeni I-IV, koji šest puta prelaze plazmu kao α-heliksi, zvani S0-S6 (S0 i S1 zajedno jednom prelaze membranu).^[6] Podjedinica α1 kao cjelina sadrži domen osjećanja napona, provodnu pora i aparat za zatvaranje.^[9] Kao i većina naponski ograničenih ionskih kanala, α-podjedinica se sastoji od četiri podjedinice. Svaka podjedinica je formirana od po šest alfa-heliksa, transmembranskih domena koji prelaze membranu (pod brojem S1-S6). Podjedinice S1-S4 čine senzor napona, a podjedinice S5-S6 – filter selektivnosti.^[10] Da bi se osjetio napon ćelije, S1-S3 spirala sadrži mnogo negativno nabijenih aminokiselina, dok S4 heliks sadrži uglavnom pozitivno nabijene aminokiseline s P-petljama koje povezuju S4 sa S5 spiralama. Nakon S1-6 domena, postoji šest C-domena, koji se sastoje od dvije EF-motiva ruke (C1-2 i C3-4) i pre-IQ domen (C5) i IQ domen (C6). Na N-kraju se nalaze i dva motiva EF-šake. I N i C-kraj nalaze se u citosolnom prostoru, a C-kraj je mnogo duži od N-kraja.^[11]

Poznato je da podjedinica β ima četiri izoforme (β1-β4) za regulaciju funkcija kanala i povezana je s α1, preko α1 I i II povezivača u citosolu na β α1 - vezujućeg džepa (ABP).^[7][12] Svaka izoforma sadrži src homologijui 3 domena (SH3) i domen poput gvanilat-kinaze (GK), koji su odvojeni HOOK domenom i tri nestrukturirana regiona.^[12]

Podjedinice α2 i δ povezane su disulfidnim vezama (ponekad poznate i kao α2δ podjedinice) i u interakciji su s α1. Imaju četiri poznate izoforme, zvane α2δ-1 do α2δ-2 i sadrže von Willebrandov A (VWA) domen i skladišni domen. Regija α2 nalazi se u vanćelijskom prostoru, dok je regija δ u ćelijskoj membrani i vidjelo se da je usidrena pomoću glikozilfosfatidilinozitola ( (GPI).^[12]

Podjedinica γ ima osam izoformi (γ1-γ8) i povezana je s podjedinicom α1, te je pronađena samo u mišićnim ćelijama u kanalima CaV1.1 i CaV1.2. Nije poznato mnogo toga o γ podjedinici, ali povezana je s interakcijama hidrofobnih sila.^[6]

Otvaranje pora u kalcijskim kanalima tipa L odvija se u α1 podjedinici. Kada se membrana depolarizira, S4 heliks se kreće kroz linkere S4 i S5 do citoplazmatskih krajeva S5 i S6 zavojnica. Ovo otvara vrata za aktiviranje koja su formirana od unutrašnje strane S6 heliksa u podjedinici α1.^[11]

Najzastupljeniji put autoinhibicije kalcijevih kanala tipa L je sa kompleksom Ca(²⁺)/Cam.^[11] Kako se pora otvara i uzrokuje priliv kalcija, on se veže za kalmodulin, a zatim stupa u interakciju s petljom koja povezuje susjedna motive EF-ruke i uzrokuje konformacijsku promjenu u motivu EF-ruketa ko da u interakciji s porama uzrokuje brzu inhibiciju u kanalu.^[5] Još uvijek se raspravlja o tome gdje i kako pore i EF ruka djeluju. Hidrofobni džepovi u kompleksu Ca(²⁺)/Cam također se vežu za tri odjeljka IQ domen poznat kao „aromatska sidra“.^[11] Kompleks Ca(²⁺)/Cam ima visok afinitet za L-tip kalcijskih kanala, omogućavajući mu blokiranje čak i kada u ćeliji ima male količine kalcija. Pora se na kraju zatvara dok se ćelijaa repolarizira i uzrokuje konformacijsku promjenu u kanalu da je dovede u zatvorenu konformaciju.

Jedna od najpriznatijih karakteristika kalcijskog kanala L-tipa je njegova jedinstvena osjetljivost na 1,4-dihidropiridine (DHP).^[6] Za razliku od ostalih kalcijskih kanala s naponom, kalcijevi kanali L-tipa otporni su na lijekove koji inhibiraju ⍵-CT X (GVIA) i ⍵-AG A (IVA).^[6]

Dobro uočeni oblik modulacije je posljedica alternativne prerade. Uobičajeni oblik modulacije od alternativne prerade je C-krajev modulator (CTM). ]]Ima pozitivno nabijen [[alfa heliks|α-heliks na C-kraju, koja se naziva DCRD, i negativno nabijenu zavojnicu odmah nakon motiva IQ (interakcijsko mjesto CaM) zvanog PCRD. Dvija heliksa mogu formirati strukturu koja se kompetitivno veže sa CaM, kako bi se smanjila vjerovatnoća otvorenog stanja i smanjila inhibicija ovisna o kalciju (CDI).^[7]

Alternativna prerada se također vidi u na podjedinicama β, kako bi se stvorili različiti izoforme i kanali dobili različita svojstva zbog palitolilacije ^[5] i editiranja RNK.^[7] Ostali oblici modulacije na β-podjedinici uključuju povećanje ili smanjenje ekspresije podjedinice. To je zbog činjenice da β-podjedinice povećavaju otvorenost kanala, aktivnost u plazemamembrani i antagoniziraju ubikvitinaciju kanala.^[5]

L-tip kalcijevih kanala je također moduliran od G-protein spregnutog receptora i adrenergičnog dijela nervnog sistema.^[5] Protein-kinaza A (PKA ) aktivirana kaskadom receptora povezanih sa G-proteinima može fosforilirati kalcijske kanale tipa L, nakon što oni formiraju signalni kompleks sa A-kinaza-sidrećim proteinom (AKAP), da bi se povećao struja kalcija kroz kanal, povećavajući vjerovatnoću otvorenog stanja i ubrzani period oporavka. Aktivirana fosfolipaza C (PLC) iz receptora povezanih sa G-proteinima može razbiti polifosfoinozitide da smanji kanalsku struju za 20% – 30%.^[7]

Uočeno je da adrenergični nervni sistem modulira kalcijeve kanale tipa L, cijepajući fragment C-kraja, kada se β-adrenergički receptor stimulira povećanje aktivacije kanala.^[5]

• CACNA1C, CACNA1D, CACNA1S, CACNA1F

• CACNA1C
• CACNA1D
• CACNA1S
• CACNA1F

• "Voltage-Gated Calcium Channels". IUPHAR Database of Receptors and Ion Channels. International Union of Basic and Clinical Pharmacology. Arhivirano s originala, 2. 9. 2012. Pristupljeno 8. 3. 2021.
• L-Type Calcium Channel na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)