イオンチャネルの選択性と開閉

イオンチャネルの選択性は、孔の選択性フィルターがイオンの大きさ、電荷、脱水和エネルギーを識別する性質である。開閉はゲーティングと呼ばれ、電位、リガンド、機械力、リン酸化などによって開口確率が変化する。

専用の鍵と自動ドアを組み合わせた通路に例えられる。通れる人の種類を決めるのが選択性フィルターで、いつ扉を開くかを決めるのがゲートである。扉が開いても、移動方向は両側の力関係で決まる。

チャネル孔には特定イオンの水和殻を置き換えて安定化する配位環境があり、類似サイズでも選択性を生む。ゲートは刺激を感知するセンサー領域と結合し、閉・開・不活化状態の間を遷移する。開口時の電流は「Iion = gion × (Vm − Eion)」で概念化でき、チャネル数、単一チャネルコンダクタンス、開口確率、電気化学的駆動力で決まる。

電位依存性Na⁺チャネルは脱分極で急速に開き、その後不活化する。K⁺チャネルは別の時間経過で開き、活動電位の再分極に寄与する。

選択性と開閉は別の性質である。チャネルが開いても平衡電位付近では正味電流が小さい。透過性が高いことと細胞内濃度が高いこと、チャネル阻害と受容体拮抗を混同しない。