膜貫通チャネル

膜貫通チャネルは膜チャネルとも呼ばれ、脂質二重層内の細孔です。チャネルは膜を横切るタンパク質複合体またはペプチドによって形成されます。チャネルは細胞膜を通過し、細胞質または細胞質を細胞外マトリックスに接続します。^{[1]膜貫通チャネルは、}核、小胞体、ゴルジ体、ミトコンドリア、葉緑体、リソソーム などの細胞小器官の膜にも見られます。^[2]

膜貫通チャネルは、トランスポーターやポンプとはいくつかの点で異なります。一部のチャネルは、一般的なトランスポーターやポンプよりも選択性が低く、主にサイズとイオン電荷によって溶質を区別します。チャネルは、促進拡散としても知られる物質の受動輸送を行います。トランスポーターは物質の受動的または能動的な移動を実行できますが、ポンプは動作するためにエネルギーが必要です。^[3]

膜チャネルが機能するモードはいくつかある。最も一般的なのはゲートチャネルで、孔の開口部をロックまたはロックするために、電位依存性チャネルの膜電位の変化などのトリガーを必要とする。電位依存性チャネルは、神経インパルスをもたらすニューロンの活動電位の生成に不可欠である。リガンド依存性チャネルを活性化するには、神経伝達物質などの化学物質が必要である。ストレス依存性チャネルを開くには、チャネルに機械的な力を加える必要がある。 アクアポリンは、細胞膜の疎水性内部を横切る水の移動専用のチャネルである。^[4]

イオンチャネルは、正に帯電したイオン（ナトリウム、カリウム、カルシウム、水素、マグネシウム）および負に帯電したイオン（塩素）の受動輸送を担う膜貫通チャネルの一種であり、ゲート型またはリガンドゲート型のチャネルである。最もよく研​​究されているイオンチャネルの1つは、カリウムイオンチャネルである。カリウムイオンチャネルは、ナトリウムに対して選択的でありながら、カリウムイオンの急速な移動を可能にする。X線回折データと原子モデル計算を使用すると、チャネルの構造は、膜の脂質二重層の中間に最も狭い点がある砂時計型の孔を形成する多数のタンパク質αヘリックスから構成されると考えられる。チャネルを通過するには、カリウムイオンは水性マトリックスを脱ぎ捨て、カルボニル酸素で構成された選択性フィルターに入る必要がある。カリウムイオンは、5つの異なるカチオン（正に帯電したイオン）結合部位に沿って、一度に1つの原子を通過します。^[5]

イオンチャネルの機能不全によって引き起こされる疾患には、肺、腸、膵臓、肝臓、皮膚の細胞で塩化物イオンのチャネルが開かなかったり、チャネルが欠損している嚢胞性線維症が含まれます。細胞は塩分と水分の濃度を調節できなくなり、この疾患の典型的な症状を引き起こします。イオンチャネルの機能不全から生じるその他の障害には、てんかん、不整脈、特定の周期性四肢麻痺、運動失調などがあります。^[6]