Natrium-Ionen-Kanal

Natrium-Ionenkanäle sind große Transmembranstrukturen, deren Funktion es ist, Natrium-Ionen aktiv von einer Seite der Membran auf die andere zu übertragen und so die Ionenkonzentrationen effektiv zu verändern. Besonders in der Membran von erregbaren Zellen (z.B. Neuronen und Muskelzellen) ermöglicht dieser Transfer von Kationen eine Veränderung des Membranpotentials durch die Anhäufung von positiven Ladungen im Inneren der Zellen.

Dieser Transfer von Natrium-Ionen über die Membran kann durch eine Änderung der Membranspannung (spannungsgesteuerter Natriumkanal) oder durch die Bindung eines spezifischen Liganden (ligandengesteuerter Natriumkanal) ausgelöst werden.

Strukturell besteht ein Natriumionenkanal aus einer sehr großen (260 kDa) Hauptuntereinheit, genannt Untereinheit α, die für den aktiven Transfer selbst verantwortlich ist, und einer unterschiedlichen Anzahl von Untereinheiten β, die für den spannungsbasierten oder ligandenbasierten Trigger verantwortlich sind (Abbildung 1).

Abbildung 1: Die α-Untereinheit enthält 4 Transmembrandomänen, die die Pore bilden, während zusätzliche β-Domänen zusätzliche Funktionen bereitstellen.

Innerhalb der α-Untereinheit gibt es 24 transmembrane α-Helices, die in 4 Domänen zu je 6 Helices gruppiert sind. Jede Helix und jede Domäne sind durch Porenschleifen außerhalb der Membran miteinander verbunden. Der eigentliche Kanal befindet sich in dem zentralen Raum, der durch diese 4 Domänen gebildet wird.

Bisher wurden 9 verschiedene Säugetier-Natrium-Ionenkanäle identifiziert, mit geringer Variation in der Struktur der Kern-α-Untereinheit. Natrium-Ionenkanäle gehören neben Kalzium- und Kaliumkanälen zu der Superfamilie der Kationenkanäle.