(a) Nhìn theo mặt cắt măng, kính chứa 8 xoắn α vắt qua măng,( 2 xoắn tạo thănh một tiểu đơn vị riíng biệt), tạo ra một hình nón có đây rộng hớng ra mặt ngoăi tế băo. Câc xoắn phía trong của nón( nhuộm mău sâng) lót kính qua măng vă câc xoắn phía ngoăi tơng tâc với măng lipid kĩp, câc đoạn ngắn hội tụ về đây mở của nón để tạo ra câi lọc chọn lọc. (b) Nhìn từ trín xuống thấy rằng bốn tiểu đơn vị sắp xếp xung quanh một kính trung tđm vừa đủ rộng cho một ion K+ đơnđi qua.(c) Sơ đồ kính K+ qua mặt cắt ngang chỉ ra hình ảnh đặc điểm cấu trúc, chức năng của kính.
vị. Nón trong đợc tạo thănh bởi 4 xoắn α qua măng bao quanh kính ion vă lăm câi giâ cho câi lọc ion có chọn lọc.
Cả tính đặc hiệu ion vă dòng ion chảy qua cao có thể hiểu đợc từ những gì chúng ta biết về cấu trúc của kính ion. Ơ mặt trong vă mặt ngoăi của măng nguyín sinh, lối đi văo kính có văi gốc amino acid mang điện tích đm, chúng đ- ợc cho lă lăm tăng nồng độ tại chỗ của câc cation nh lă K+ vă Na+. Con đờng đi qua măng bắt đầu(trín mặt trong của măng) vì một kính chứa đầy nớc rộng, trong đó ion có thể giữ lại quả cầu hydrat của nó. Sự ổn định đợc bổ sung nhờ câc xoắn α ngắn trong vùng lỗ của mỗi tiểu đơn vị với câc điện tích đm một đầu của câc chất lỡng cực đặt văo K+ trong kính. Văo khoảng 2/3 của con đờng qua măng, kính năy hẹp lại trong vùng lọc chọn lọc, buộc câc ion loại bỏ câc phđn tử nớc trong phần hydrate của nó. Câc nguyín tử oxygen carbonyl trong khung của câi lọc chọn lọc (selective filter) thay thế câc phđn tử nớc trong hình cầu nớc hydrate hóa, tạo ra một loạt câc vỏ xếp hăng hoăn chỉnh, ion K+ chuyển động qua đó. Sự tơng tâc hợp lý năy với câi lọc thì không xẩy ra đối với Na+, nó quâ nhỏ không đủ để tiếp xúc với tất cả ligand oxygen có tiềm năng. Sự ổn định u âi của K+ lă cơ sở cho sự chọn lọc ion của lọc vă sự đột biến lăm thay đổi câc gốc trong phần năy thì lăm mất tính chọn lọc ion của kính.
Có 4 vị trí liín kết K+ tiềm năng dọc theo câi lọc chọn lọc, mỗi vị trí kết hợp một oxygen cage, nó cung cấp ligand cho câc ion K+ (H.2-45). Trong cấu trúc tinh thể, 2 ion K+ nhìn thấy đợc trong lọc chọn lọc, câch nhau văo khoảng 7,5 A0. Câc ion K+ đi qua câi lọc theo hăng đơn; lực đẩy tĩnh điện của chúng hầu nh cđn bằng với tơng tâc của mỗi ion với câi lọc chọn lọc vă giữ chúng chuyển động. Sự chuyển động của 2 ion K+ thì đợc phối hợp: đầu tiín chúng chiếm vị trí 1 vă 3 rồi nhảy qua 2 vă 4 (H.2-44c). Sự chính lệch năng lợng giữa 2 cấu hình(1, 3 vă 2, 4) rất nhỏ. Về mặt năng lợng, lỗ chọn lọc năy không phải lă những chỗ lồi vă những chỗ lỏm mă lă những mặt phẳng nhẵn, chúng lă lý tởng cho sự chuyển động nhanh qua kính. Cấu trúc của kính đê đợc tối u hóa phía trong để đạt tốc độ cao tối đa dòng ion vă tính đặc hiệu cao.
H. 2-45 11-49. Câc vị trí liín kết trong lỗ chọn lọc của kính K+.
Câc oxygen carbonyl (đỏ) của khung peptide trong câi lọc chọn lọc thò văo bín trong kính tơng tâc vă ổn định ion K+ đi qua măng. Câc ligand năy đợc
đặt văo vị trí thích hợp để tơng tâc với mỗi trong 4 ion K+, nhng không tơng tâc với ion Na+ nhỏ hơn. Tơng tâc u âi năy với K+lă cơ sở cho sự chọn lọc câc ion. Lực đẩy tơng hỗ giữa câc ion K+gđy ra trong khi chiếm 2 trong 4 vị trí cùng một lúc (cả xanh sẩm vă xanh) vă chống lại khuynh hớng một ion K+ ở lại một mình liín kết trín một vị trí. Tâc động kết hợp của K+ liín kết văo oxy carbonyl vă sự đẩy lẫn nhau giữa câc ion K+ đảm bảo rằng một ion giữ chuyển động, thay đổi vị trí trong 10-100ns vă rằng không có câc năng lợng lớn cản sự chảy dòng ion qua măng.
10.4 Kính Na+ neuron (neuronal Na+ channel) lă kính ion đóng mởbằng điện thế măng. bằng điện thế măng.
Câc kính Na+ trong măng neuron vă cơ tim, cơ vđn nhạy cảm câc gradient điện hóa qua măng vă đâp ứng bằng sự mở, đóng. Câc kính ion đóng mở bằng điện thế thì có tính chọn lọc dặc hiệu đối với Na+ vă có tốc độ dòng chẩy rất cao(>107 ion/giđy). Bình thờng (ở trạng thâi nghỉ) thì có cấu hình đóng, Na+ channel mở-đợc hoạt hóa- nhờ sự khử điện thế qua măng, khi đó nó phải trải qua thời kỳ bất hoạt rất nhanh. Trong hăng milli giđy mở, kính đóng vă duy trì sự bất hoạt trong nhiều milli giđy. Sự hoạt hóa kỉm theo sự bất hoạt kính Na+ lă cơ sở của sự truyền tín hiệu bởi neuron(H.3-5). Thănh phần cơ bản của kính Na+ lă peptide lớn đơn (1.840 gốc amino acid), nó sắp xếp thănh 4 domain bố trí quanh một kính trung tđm (H.2-46a) cung cấp một con đờng cho ion Na+ qua măng. Con đờng năy đặc hiệu cho Na+ nhờ vùng lỗ kết hợp câc segment giữa câc xoắn
α 5 vă 6 của mỗi domaint, chúng gập văo bín trong kính. Xoắn α 4 của mỗi domain có mật độ câc gốc mang điện tích dơng cao; segment năy dợc cho lă chuyển động khi dâp ứng sự thay đổi điện thế măng từ điện thế “nghỉ” văo khoảng -60mV (đm phía trong) đến văo khoảng +30 mV. Sự chuyển động của xoắn α 4 kích thích sự mở kính vă đđy lă cơ sở cho sự đóng mở theo điện thế.(H. 2-46c)