بخش اول کتاب علوم اعصاب در قرن بیست و یکم: پیوند میان کشفیات بنیادی و کاربردهای بالینی 

Part I

Basic Neuroscience: Biophysics Voltage-Gated Ion Channels  

Lori L. Isom, Gustavo A. Patino, Yukun Yuan, and Luis Lopez-Santiago

بخش اول

علوم اعصاب پایه: بیوفیزیک کانال‌های یونی وابسته به ولتاژ

لوری ال. ایزوم، گوستاوو ای. پاتینو، یوکون یوان و لوئیس لوپز-سانتیاگو

Contents

– Brief History
– Introduction
– Voltage-Gated Ion Channels are Multimeric Protein Complexes
– Changes in the Conformation of the Pore-Forming Subunits Determine the State of the Channel
– VGSC States and Na Current Properties
– Modulation of Voltage-Gated Ion Channels Function
– Abnormalities in Voltage-Gated Ion Channel Functions Can Result in Human Disease
– Voltage-Gated Ion Channels are Targets of Therapeutic Agents
– Outlook
– Cross-References
– References

فهرست مطالب

– تاریخچه مختصر
– مقدمه
– کانال‌های یونی دریچه‌دار ولتاژی، کمپلکس‌های پروتئینی چندپاری هستند. 
– تغییرات در ترکیب زیرواحدهای تشکیل‌دهنده منافذ، وضعیت کانال را تعیین می‌کند. 
– حالت‌های VGSC و خواص جریان سدیم
– مدولاسیون عملکرد کانال‌های یونی دریچه‌دار ولتاژی
– ناهنجاری‌ها در عملکرد کانال‌های یونی دریچه‌دار ولتاژی می‌تواند منجر به بیماری انسان شود
– کانال‌های یونی دریچه‌دار ولتاژی، اهداف عوامل درمانی هستند.
– چشم‌انداز
– ارجاعات متقابل
– منابع

Abstract

Electric signaling by ion channels is a fundamental regulatory pathway in all organisms, from prokaryotes to humans. Voltage-gated ion channels for Na⁺, Ca²⁺, K⁺, and CI are responsible for action potential generation in electrically excitable cells, and for regulation of membrane potential and intracellular Ca²⁺ levels in other cell types. These channels are composed of pore-forming and accessory subunits, that are part of multiproteic complexes at the cell membrane. The specific subunits expressed in different cell types and subcellular domains are under tight transcriptional and post-translational control, allowing for a cell type to have a very specific electrophysiological behavior. Dysfunction of these channels can result in human disease, most commonly epilepsy or cardiac arrhythmia, and are themselves targets of therapeutic agents.

چکیده

سیگنال‌دهی الکتریکی توسط کانال‌های یونی یک مسیر تنظیمی اساسی در تمام موجودات زنده، از پروکاریوت‌ها گرفته تا انسان، است. کانال‌های یونی وابسته به ولتاژ برای Na⁺، Ca²⁺، K و CI مسئول تولید پتانسیل عمل در سلول‌های تحریک‌پذیر الکتریکی و تنظیم پتانسیل غشا و سطح ⁺Ca² درون سلولی در سایر انواع سلول‌ها هستند. این کانال‌ها از زیرواحدهای تشکیل‌دهنده منافذ و فرعی تشکیل شده‌اند که بخشی از کمپلکس‌های چند پروتئینی در غشای سلولی هستند. زیرواحدهای خاص بیان‌شده در انواع مختلف سلول و دامنه‌های زیرسلولی تحت کنترل شدید رونویسی و پس از ترجمه هستند و به یک نوع سلول اجازه می‌دهند رفتار الکتروفیزیولوژیکی بسیار خاصی داشته باشد. اختلال در عملکرد این کانال‌ها می‌تواند منجر به بیماری‌های انسانی، معمولاً صرع یا آریتمی قلبی، شود و خود نیز اهداف عوامل درمانی هستند.

L. L. Isom ()
Department of Pharmacology, Department of Molecular and Integrative Physiology, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA
e-mail: lisom@umich.ed

ال. ال. ایسوم ()
دپارتمان فارماکولوژی، دپارتمان فیزیولوژی مولکولی و تلفیقی، دانشکده پزشکی دانشگاه میشیگان، آن آربر، میشیگان، ایالات متحده آمریکا
ایمیل: lisom@umich.edu

G. A. Patino
Department of Foundational Medical Studies, Department of Neurology, Oakland University William Beaumont School of Medicine, Rochester, MI, USA
e-mail: patino@oakland.edu

جی. ای. پاتینو
دپارتمان مطالعات پزشکی بنیادی، دپارتمان مغز و اعصاب، دانشکده پزشکی ویلیام بومونت دانشگاه اوکلند، روچستر، میشیگان، ایالات متحده آمریکا
ایمیل: patino@oakland.edu

Y. Yuan L. Lopez-Santiago
Department of Pharmacology, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA e-mail: yukuny@umich.edu; lopezslf@umich.edu

وای. یوان ال. لوپز-سانتیاگو
دپارتمان فارماکولوژی، دانشکده پزشکی دانشگاه میشیگان، آن آربر، میشیگان، ایالات متحده آمریکا
ایمیل: yukuny@umich.edu; lopezslf@umich.edu

© Springer Science+Business Media, LLC, part of Springer Nature 2022
D. W. Pfaff et al. (eds.), Neuroscience in the 21st Century,
https://doi.org/10.1007/978-3-030-88832-9_3

© Springer Science+Business Media, LLC، بخشی از Springer Nature 2022
دی. دبلیو. فاف و همکاران (ویراستاران)، علوم اعصاب در قرن بیست و یکم،
https://doi.org/10.1007/978-3-030-88832-9_3

Keywords

Voltage-gated ion channels, Channelopathies, Pore-forming subunit, Accessory subunits, Patch-clamp, Ionic current, Epilepsy, Cardiac arrhythmia

کلمات کلیدی

کانال‌های یونی وابسته به ولتاژ، کانالوپاتی‌ها، زیرواحد تشکیل‌دهنده منافذ، زیرواحدهای فرعی، وصله-گیره، جریان یونی، صرع، آریتمی قلبی

Brief History

Electrical signaling by ion channels is a fundamental regulatory pathway in all organisms from prokaryotes to humans. Voltage-gated Na⁺ (VGSC), Ca^۲+ (VGCC), and K⁺ (VGPC) channels are responsible for action potential generation in electrically excitable cells, for example neurons and muscle cells, and for regu- lation of membrane potential and intracellular Ca^۲+ levels in other cell types…. 

ادامه دارد…