Els canals iònics dependents de voltatge són una classe deproteïnes transmembrana que formencanals iònics que s'activen per canvis en elpotencial elèctric de la membrana prop del canal. El potencial de membrana altera la conformació de les proteïnes del canal, regulant-ne l'obertura i el tancament.Les membranes cel·lulars són generalment impermeables alsions, per la qual cosa s'han de difondre a través de la membrana a través dels canals de proteïnes transmembrana. Tenen un paper crucial en cèl·lules excitables com els teixitsneuronals i musculars, permetent unadespolarització ràpida i coordinada en resposta alcanvi de voltatge desencadenant. Es troben al llarg de l'axó i a lasinapsi, els canals iònics dependents de voltatge propaguen direccionalment els senyals elèctrics. Els canals iònics dependents de voltatge solen ser específics dels ions, i s'han identificat canals específics dels ionssodi (Na+),potassi (K+),calci (Ca2+) iclorur (Cl-).[1] L'obertura i el tancament dels canals es desencadenen pel canvi de concentració d'ions i, per tant, el gradient de càrrega, entre els costats de la membrana cel·lular.[2]
Els canals iònics dependents de voltatge es componen generalment de diverses subunitats disposades de tal manera que hi ha un porus central a través del qual els ions poden viatjar pels seusgradients electroquímics. Els canals tendeixen a ser específics d'ions, tot i que de vegades els ions carregats i de mida similar poden viatjar a través d'ells. La funcionalitat dels canals iònics dependents de voltatge s'atribueix a les seves tres unitats discretes principals: el sensor de tensió, el porus o via conductora i la porta.[3] Els canals de Na+, K+ i Ca2+ estan compostos per quatre dominis transmembrana disposats al voltant d'un porus central; aquests quatre dominis formen part d'una única subunitat α en el cas de la majoria dels canals de Na+ i Ca2+, mentre que hi ha quatre subunitats α, cadascuna aportant un domini transmembrana, a la majoria dels canals K+.[4] Els segments que abasten la membrana, designats S1-S6, prenen tots la forma d'hèlixs alfa amb funcions especialitzades. El cinquè i sisè segments transmembrana (S5 i S6) i el bucle de porus tenen el paper principal de conducció iònica, que inclou la porta i el porus del canal, mentre que S1-S4 serveixen com a regió de detecció de voltatge.[3] Les quatre subunitats poden ser idèntiques o diferents entre si. A més de les quatre subunitats α centrals, també hi ha subunitats β reguladores, amb activitatoxidoreductasa, que es troben a la superfície interna de la membrana cel·lular i no travessen la membrana, i que es coassemblen amb les subunitats α en elreticle endoplasmàtic.[5]
Els estudis estructuralscristal·logràfics d'uncanal de potassi han demostrat que, quan s'introdueix unadiferència de potencial sobre la membrana, elcamp elèctric associat indueix un canvi conformacional en el canal de potassi. El canvi conformacional distorsiona la forma de les proteïnes del canal prou de manera que la cavitat, o canal, s'obri per permetre que es produeixi l'afluència o el flux a través de la membrana. Aquest moviment d'ions pels seus gradients de concentració genera posteriorment uncorrent elèctric suficient per despolaritzar la membrana cel·lular.
Els canals de sodi iels canals de calcidependents de voltatge estan formats per un únic polipèptid amb quatre dominis homòlegs. Cada domini conté 6hèlixs alfa que abasten membrana. Una d'aquestes hèlixs, S4, és l'hèlix de detecció de voltatge.[6] El segment S4 conté moltes càrregues positives de manera que una càrrega positiva alta fora de la cèl·lula repel·leix l'hèlix, mantenint el canal en el seu estat tancat.