Spannungsabhängiger Ionenkanal

Spannungsgesteuerte Ionenkanäle sind in der Regel selektiv permeabel für eine spezifische Ionenart. So existieren spannungsabhängige Natrium-, Kalium- , Calcium- und Chloridkanäle. Von jeder dieser Gruppen gibt es wiederum viele verschiedene Vertreter, die sich in ihrer gewebsspezifischen Expression, Struktur und Funktion unterscheiden.

Das Öffnen und Schließen der Kanäle wird durch eine Änderung der Ionenkonzentration an der Zellmembran ausgelöst. Dabei spielen bestimmte Abschnitte der Kanäle ein Rolle, die als spannungsabhängiger Bereich ("voltage sensing region") bezeichnet werden. Hier befinden sich geladene Aminosäurereste. Ab einer definierten Ionenkonzentration induziert der spannungsabhängige Bereich eine Konformationsänderung des Kanals, die dann zum Öffnen bzw. Schließen führt.

Spannungsabhängige Ionenkanäle ermöglichen eine schnelle und koordinierte Depolarisation als Reaktion auf eine initiale Spannungsänderung. Entlang des Axons und an der Synapse leiten sie daraufhin die Aktionspotentiale weiter.

Spannungsabhängige Ionenkanäle sind Drug Targets vieler Arzneistoffe (z.B. von Kaliumkanalblockern, Kaliumkanalöffnern, Natriumkanalblockern und Calciumkanalblockern).

Es können verschiedene Bindungsmodalitäten unterschieden werden. Ein spannungsabhängiger Wirkstoff kann einen Ionenkanal nur in einem bestimmten, spannungsabhängigen Zustand blockieren ("voltage-dependence"). Häufig ist eine Blockierung im inaktivierten und im geöffneten Zustand möglich, wobei der inaktivierte Zustand öfter auftritt. Bei der "use-dependence" hängt die Blockade von der Öffnungswahrscheinlichkeit der Kanäle ab (Frequenzfiltereffekt).