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칼슘 통로

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목차

1. 개요

칼슘 통로는 세포막을 가로질러 칼슘 이온의 이동을 조절하는 막 단백질이다. 칼슘 통로는 전압 개폐 칼슘 통로, 리간드 개폐 칼슘 통로, 비선택적 양이온 통로로 분류된다. 전압 개폐 칼슘 통로는 L형, N형, P/Q형, R형, T형이 있으며, 세포막 전압 변화에 의해 활성화된다. 리간드 개폐 칼슘 통로는 IP3 수용체, 리아노딘 수용체, 두 개의 기공 채널, 저장소 작동 채널, P2X 수용체 등이 있으며, 특정 리간드에 의해 개폐된다. 비선택적 양이온 통로에는 P2X 수용체, TRP 채널, CNG 채널, 산 감지 이온 채널, SOC 채널 등이 있다. 칼슘 통로 차단제는 고혈압, 협심증 치료에 사용된다.

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칼슘 통로
칼슘 통로
종류이온 통로, 전압 의존성 칼슘 통로, 리간드 의존성 칼슘 통로
기능세포 신호 전달, 근육 수축, 신경 전달
위치세포막
관련 질병고혈압, 부정맥, 간질
관련 유전자CACNA1A, CACNA1B, CACNA1C, CACNA1D, CACNA1E, CACNA1F, CACNA1G, CACNA1H, CACNA1I, CACNA1S

2. 칼슘 통로의 종류

칼슘 통로는 크게 전압 개폐 칼슘 통로와 리간드 개폐 칼슘 통로로 나눌 수 있다. 전압 개폐 칼슘 통로는 세포막의 전압 변화에 의해 열리고 닫히는 반면, 리간드 개폐 칼슘 통로는 특정 화학 물질(리간드)과의 결합을 통해 작동한다.

칼슘 통로 차단제는 고혈압이나 급성 신부전을 치료하는 데 사용된다.[14]

하위 섹션에서 이미 상세히 다루고 있으므로, 각 통로에 대한 간략한 정보만 요약하면 다음과 같다.


  • 전압 개폐 칼슘 통로 (VGCC): L형, P/Q형, N형, R형, T형 등 다양한 종류가 존재하며, 각 유형은 활성화 전압, 발현 부위, 기능 등이 다르다.
  • 리간드 개폐 칼슘 통로: IP3 수용체, 리아노딘 수용체, 두 개의 기공 채널, 저장소 작동 채널 등이 있으며, 소포체(ER)/근소포체(SR), 세포막 등 다양한 위치에 존재한다.
  • 기타: P2X 수용체[13], 일과성 수용체 전위(TRP) 채널, 고리형 뉴클레오티드-개폐(CNG) 채널, 산 감지 이온 채널, SOC 채널 등은 양이온을 통과시키는 비선택적 양이온 통로 계열이다.[8] 포유류 정자에서 발견되는 Cat-Sper 채널은 전압 개폐형이자 리간드 조절형이다.[9]

2. 1. 전압 개폐 칼슘 통로 (Voltage-gated calcium channel, VGCC)

역치 전위α1
서브유닛유전자관련
서브유닛발현 부위기능VDCCL형
(Long-Lasting, DHP Receptor)고전위Cav1.1
Cav1.2
Cav1.3
Cav1.4CACNA1S
CACNA1C
CACNA1D
CACNA1Fα2δ, β, γ골격근, 조골 세포, 심근, 피질 뉴런 등의 수상 돌기평활근 및 심근의 수축[14]。심근 세포에서 긴 활동 전위 형성.VDCCP형/VDCCQ형
(Purkinje)고전위Cav2.1CACNA1Aα2δ, β, possibly γ소뇌의 푸르키니에 세포 / 소뇌 과립 세포신경 전달 물질의 방출[14]VDCCN형
(Neural / Non-L)고전위Cav2.2CACNA1Bα2δ/β1, β3, β4, possibly γ뇌 전체신경 전달 물질의 방출[14]VDCCR형
(Residual)중간 전위Cav2.3CACNA1Eα2δ, β, possibly γ소뇌 과립 세포, 다른 뉴런?[14]VDCCT형
(Transient)저전위Cav3.1
Cav3.2
Cav3.3CACNA1G
CACNA1H
CACNA1I신경, 동방 결절, 조골 세포규칙적인 동조율[14]


2. 2. 리간드 개폐 칼슘 통로 (Ligand-gated calcium channel)

IP3에 의해 개폐되는 IP3 수용체는 ITPR1, ITPR2, ITPR3 유전자에 의해 발현되며, 소포체/근소포체에 위치하여 GPCR 등에 의해 IP3에 반응하여 소포체/근소포체에서 칼슘을 방출한다.[4] 리아노딘 수용체는 디히드로피리딘 수용체와 세포 내 칼슘 증가에 의해 개폐되며, RYR1, RYR2, RYR3 유전자에 의해 발현되고 소포체/근소포체에 위치하여 근세포에서 칼슘 유도 칼슘 방출을 일으킨다.[4]

두 개의 기공 채널은 NAADP에 의해 개폐되며, TPCN1, TPCN2 유전자에 의해 발현되고 엔도솜/리소좀 막에 위치하여 NAADP 활성 칼슘을 엔도솜/리소좀 막을 가로질러 수송한다.[5] 저장소 작동 채널은 간접적으로 소포체/근소포체의 칼슘 고갈에 의해 개폐되며,[4] ORAI1, ORAI2, ORAI3 유전자에 의해 발현되고 세포막에 위치하여 세포질에 칼슘 신호 전달을 한다.[7]

유형개폐 방식유전자위치기능
IP3 수용체IP3ITPR1, ITPR2, ITPR3소포체/근소포체GPCR 등에 의해 IP3에 반응하여 소포체/근소포체에서 칼슘 방출[4]
리아노딘 수용체디히드로피리딘 수용체 (T-tubule)와 세포 내 칼슘 증가 (칼슘 유도 칼슘 방출)RYR1, RYR2, RYR3소포체/근소포체근세포에서 칼슘 유도 칼슘 방출[4]
두 개의 기공 채널NAADPTPCN1, TPCN2엔도솜/리소좀 막NAADP 활성 칼슘은 엔도솜/리소좀 막을 가로질러 수송[5]
저장소 작동 채널[6]간접적으로 소포체/근소포체의 칼슘 고갈[4]ORAI1, ORAI2, ORAI3세포막세포질에 칼슘 신호 전달[7]



P2X 수용체의 경우,[13] IP3 수용체는 IP3에 의해 개폐되며 소포체(ER)/근소포체(SR)에 위치하여 G 단백질 연결 수용체(GPCR)의 활성화 결과로 생성된 IP3에 의한 ER/SR에서의 칼슘 방출을 일으킨다.[14] 리아노딘 수용체는 T 세관에 존재하는 디히드로피리딘 수용체가 방출하는 칼슘 이온에 의해 개폐되며 ER/SR에 위치하여 심근 세포에서의 CICR을 일으킨다.[14] 용량 의존성 칼슘 채널은 ER/SR의 칼슘 고갈에 의한 간접 작용으로 개폐되며[14] 세포막(외막)에 위치한다.

채널 유형작용제유전자발현 부위기능
IP3 수용체IP3소포체(ER)/근소포체(SR)G 단백질 연결 수용체(GPCR)의 활성화 결과로 생성된 IP3에 의한 ER/SR에서의 칼슘 방출 [14]
리아노딘 수용체T 세관에 존재하는 디히드로피리딘 수용체가 방출하는 칼슘 이온ER/SR심근 세포에서의 CICR [14]
Two-pore channel
정자에 발현하는 양이온 채널
용량 의존성 칼슘 채널ER/SR의 칼슘 고갈에 의한 간접 작용[14]세포막(외막)


2. 3. 비선택적 양이온 통로

P2X 수용체, 일과성 수용체 전위(TRP) 채널, 고리형 뉴클레오티드-개폐(CNG) 채널, 산 감지 이온 채널, SOC 채널 등은 양전하를 띤 이온(예: 칼슘)을 통과시키는 양이온 통로 계열이다.[8] 이 채널들은 막 전압 전위, 리간드, 기타 세포 조건에 의해 조절될 수 있다. 포유류 정자에서 발견되는 Cat-Sper 채널은 전압 개폐형이자 리간드 조절형이다.[9]

다음은 수용체 작용성 칼슘 통로(혈관 수축)인 P2X 수용체에 대한 표이다.[13]

채널 유형작용제유전자발현 부위기능
IP3 수용체IP3소포체(ER)/근소포체(SR)G 단백질 연결 수용체(GPCR) 활성화로 생성된 IP3에 의한 ER/SR에서의 칼슘 방출[14]
리아노딘 수용체T 세관에 존재하는 디히드로피리딘 수용체가 방출하는 칼슘 이온ER/SR심근 세포에서의 CICR(Calcium-Induced Calcium Release)[14]
Two-pore channel
정자에 발현하는 양이온 채널
용량 의존성 칼슘 채널ER/SR의 칼슘 고갈에 의한 간접 작용[14]세포막(외막)


3. 약리학

칼슘 통로 차단제는 고혈압을 치료하는 데 쓰인다.[10] 급성신부전을 치료하는 데도 쓰인다.

L형 칼슘 통로에서 다양한 길항성 약물의 결합 부위 묘사


L형 칼슘 채널 차단제는 고혈압 치료에 사용된다. 신체 대부분 영역에서 탈분극은 세포 내 나트륨 유입에 의해 매개되므로 칼슘 투과성을 변경해도 활동 전위에는 거의 영향을 미치지 않는다. 그러나 많은 평활근 조직에서 탈분극은 주로 세포 내 칼슘 유입에 의해 매개된다. L형 칼슘 채널 차단제는 혈관 확장을 유발하는 평활근의 이러한 활동 전위를 선택적으로 억제하며, 이는 고혈압을 교정한다.[10]

T형 칼슘 채널 차단제는 간질 치료에 사용된다. 뉴런에서 칼슘 전도성이 증가하면 탈분극과 흥분성이 증가한다. 이는 간질 에피소드에 대한 더 큰 소인을 초래한다. 칼슘 채널 차단제는 뉴런 칼슘 전도성을 감소시키고 간질 발작을 경험할 가능성을 줄인다.[11]

칼슘 채널 차단제는 주로 고혈압이나 협심증 등에 사용된다.

참조

[1] 문서 calcium channel two/000019812
[2] 논문 Ligand-gated calcium channels inside and out https://pubmed.ncbi.[...] 1996-08
[3] 논문 A Crash Course in Calcium Channels 2017-12-20
[4] 서적 Pharmacology Churchill Livingstone
[5] 웹사이트 TPCN1 - Two pore calcium channel protein 1 - Homo sapiens (Human) - TPCN1 gene & protein https://www.uniprot.[...] 2017-12-11
[6] 논문 Store-Operated Calcium Channels 2015-10
[7] 논문 The functions of store-operated calcium channels 2017-06
[8] 서적 Textbook of Ion Channels Volume II: Properties, Function, and Pharmacology of the Superfamilies https://www.taylorfr[...] CRC Press 2023-06-06
[9] 논문 Structure of the voltage-gated calcium channel Ca v 1.1 complex https://www.science.[...] 2015-12-18
[10] 논문 Pharmacology and mechanisms of action of calcium-channel blockers 1986-09
[11] 논문 Role of voltage-gated calcium channels in epilepsy 2010-07
[12] 논문 Ligand-gated calcium channels inside and out http://linkinghub.el[...]
[13] 서적 Medical Physiology: A Cellular And Molecular Approaoch Elsevier/Saunders
[14] 서적 Pharmacology Churchill Livingstone
[15] 웹사이트 calcium channel https://web.archive.[...]
[16] 저널 Ligand-gated calcium channels inside and out http://linkinghub.el[...]


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