Јонски канал: Разлика помеѓу преработките

'''Јонски канал''' — [[Мембрански белковини|мембранска белковина (протеин)]] која спроведува [[Јон|јони]] низ [[Клеточна мембрана|клеточната мембрана]] преку пора на каналот. Функциите на јонските канали вклучуваат воспоставување на [[мембрански потенцијал]] во мирување, обликување на [[Акциски потенцијал|акциските потенцијали]] и други електрични сигнали со контрола на протокот на јони низ [[Клеточна мембрана|клеточната мембрана]], контрола на протокот на јони низ [[Секреција|секреторните]] и [[Епително ткиво|епителните клетки]], и регулација на волуменот на клетката. Јонските канали се присутни во мембраните на сите ексцитабилни клетки.<ref name="all">{{Наведена мрежна страница|url=https://www.nature.com/scitable/topicpage/ion-channel-14047658|title=Ion Channel|year=2014|publisher=[[Scitable]]|accessdate=2019-05-28}}</ref> Јонските канали се една од двете класи на [[Јонофор|јонофорни]] протеини, а другата класа ја сочинуваат [[Јонски транспортер|јонските]] [[Јонски транспортер|транспортери]].<ref name="isbn978-0-87893-321-1">{{Наведена книга|url=|title=Ion Channels of Excitable Membranes|last=Hille|first=Bertil|publisher=Sinauer Associates, Inc.|year=2001|isbn=978-0-87893-321-1|edition=3rd|location=Sunderland, Mass|pages=5|oclc=|quote=|name-list-format=vanc|author-link=Bertil Hille|access-date=|orig-year=1984}}</ref>

Проучувањето на јонските канали често вклучува [[биофизика]], [[електрофизиологија]] и [[фармакологија]], со употреба на техники како што се: [[волтажна стега]] ([[англ.]] voltage clamp) [[фрагментна стега]] (англ. patch clamp), [[имунохистохемија]], [[рендгенска кристалографија]], [[флуороскопија]] и [[полимераза верижна реакција со обратна транскрипција]]. Нивната класификација како молекули е позната како [[Каналом|каналомика]].

# Јоните поминуваат низ каналите во насока на нивниот [[Електрохемија|електрохемиски]] градиент, кој е функција на концентрацијата на јонот и мембранскиот потенцијал, без дотур на [[енергија]] (на пр. [[Аденозин трифосфат|АТР]], [[Активен транспорт|котранспорт]] или [[активен транспорт]]).

Јонските канали се наоѓаат во [[Клеточна мембрана|мембраната]] на сите eксцитабилни клетки<ref name="all">{{Наведена мрежна страница|url=https://www.nature.com/scitable/topicpage/ion-channel-14047658|title=Ion Channel|year=2014|publisher=[[Scitable]]|accessdate=2019-05-28}}</ref> и на многу интрацелуларни [[Органела|органели]]. Тие често се опишани како тесни канали исполнети со вода, кои дозволуваат премин само на јони со одредена големина и/или електричен полнеж. Оваа карактеристика се нарекува селективна пропустливост. Типичната пора на канал е широка само еден или два атома во својата најтесна точка, а е селективна за специфични видови на јони, како што се [[натриум]] или [[калиум]]. Сепак, некои канали можеможат да бидат пропустливи за премин на повеќе од еден вид на јон, кои обично имаат ист електричен полнеж: позитивен ([[Јон|катјони]]) или негативен ([[Јон|анјони]]). Кај многу јонски канали, поминувањето низ пората е регулирано од страна на „порта“, која може да биде отворена или затворена, во зависност од хемиски или електрични сигнали, температура или механичка сила.

Јонските канали се [[Интегрална мембранска белковина|интегрални мембрански протеини]], обично изградени од агрегати на неколку поединечни протеини. Ваквите агрегати од повеќе подединици обично имаат кружен аранжман на идентични или [[Хомологија (биологија)|хомологни]] протеини, кои тесно се спакувани околу пора исполнета со вода во состав на биолошка мембрана.<ref name="isbn978-0-87893-741-7">{{Наведена книга|title=Neuroscience|publisher=Sinauer Associates Inc.|year=2001|isbn=978-0-87893-741-7|editor-last=Purves|editor-first=Dale|editor-link=Dale Purves|edition=2nd|location=|chapter=Chapter 4: Channels and Transporters|name-list-format=vanc|access-date=|editor-last2=Augustine|editor-first2=George J.|editor-last3=Fitzpatrick|editor-first3=David|editor-last4=Katz|editor-first4=Lawrence. C.|editor-link4=Larry Katz|editor-last5=LaMantia|editor-first5=Anthony-Samuel|editor-last6=McNamara|editor-first6=James O.|editor-last7=Williams|editor-first7=S. Mark|chapter-url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=neurosci.chapter.227}}</ref><ref name="isbn0-397-51820-X">{{Наведена книга|title=Basic neurochemistry: molecular, cellular, and medical aspects|vauthors=Hille B, Catterall WA|publisher=Lippincott-Raven|year=1999|isbn=978-0-397-51820-3|editor-last=Siegel|editor-first=George J|location=Philadelphia|chapter=Chapter 6: Electrical Excitability and Ion Channels|quote=|name-list-format=vanc|author-link=Bertil Hille|access-date=|editor-last2=Agranoff|editor-first2=Bernard W|editor-last3=Albers|editor-first3=R. W|editor-last4=Fisher|editor-first4=Stephen K|editor-last5=Uhler|editor-first5=Michael D|chapter-url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=bnchm.chapter.421}}</ref> Кај повеќето волтажно-регулирани јонски канали, подединиците кои ја градат пората се означуваат како α подединици, додека помошните подединици се означуваат како β, γ, итн.

Бидејќи јонските канали се основата на [[Акциски потенцијал|нервните импулси]] и бидејќи каналите активирани од трансмитеритетрансмитери ја посредуваат спроводливоста низ [[Синапса|синапсите]], јонските канали се особено застапени компоненти на [[Нервен систем|нервниот систем]]. Затоа, голем број на [[Невротоксин|невротоксини]] (на пример, отровите на пајаците, скорпиите, змиите, рибите, пчелите, морските полжави и други организми) функционираат на тој начин што ја модулираат спроводливоста и/или кинетиката на јонските канали. Покрај тоа, јонските канали се клучни компоненти на широк спектар на биолошки процеси кои вклучуваат брзи промени во клетките, како што се [[Мускулна контракција|контракцијата]] на [[Мускул|мускулните клетки]], транспортот на хранливи материи и јони во [[Епително ткиво|епителните клетки]], активацијата на [[Т-лимфоцит|Т-лимфоцитите]] и ослободувањето на [[инсулин]] од [[Панкреас|панкреасните]] бета-клетки. Јонските канали се едни од најчестите таргети на лековителекови.<ref name="pmid17395128">{{Наведено списание|date=April 2007|title=Ion channel pharmacology|journal=Neurotherapeutics|volume=4|issue=2|pages=184–98|doi=10.1016/j.nurt.2007.01.013|pmid=17395128}}</ref><ref name="pmid19153558">{{Наведено списание|date=February 2009|title=Chloride channels as drug targets|journal=Nature Reviews. Drug Discovery|volume=8|issue=2|pages=153–71|doi=10.1038/nrd2780|pmc=3601949|pmid=19153558}}</ref><ref name="pmid19161833">{{Наведена книга|title=Therapeutic approaches to ion channel diseases|vauthors=Camerino DC, Desaphy JF, Tricarico D, Pierno S, Liantonio A|year=2008|isbn=978-0-12-374621-4|series=Advances in Genetics|volume=64|pages=81–145|doi=10.1016/S0065-2660(08)00804-3|pmid=19161833}}</ref>

Понатамошна хетерогеност на јонските канали се јавува кога канали со различни составни единици даваат специфичен вид на струја.<ref>{{Наведено списание|date=April 1999|title=New perspectives in the functional role of GABA(A) channel heterogeneity|journal=Molecular Neurobiology|volume=19|issue=2|pages=97–110|doi=10.1007/BF02743656|pmid=10371465}}</ref> Отсуството или [[Мутација|мутацијата]] на една или повеќе од подединиците на каналот може да резултира со губење на функцијата и, потенцијално, појава на невролошки болести.

==== 1. Волтажно-регулирани јонски канали ====

* [[Волтажно-регулиран натриумов канал|'''Волтажно-регулирани натриумски канали''']]: Оваа [[Белковинска фамилија|фамилија]] содржи најмалку 9 членови кои во голема мера се одговорни за создавањето и ширењето на [[Акциски потенцијал|акцискиот потенцијал]]. Алфа подединиците кои ја градат пората се многу големи (до 4000 [[Аминокиселина|аминокиселини]]) и се состојат од четири хомологни повторувачки домени (I-IV), од кои секој се состои од шест трансмембрански сегменти (S1-S6), што чини вкупно 24 трансмембрански сегменти. Членовите на оваа фамилија, исто така, се поврзуваат со помошни β подединици, од кои секојсекоја има еден трансмембрански сегмент. И α и β подединиците се екстензивно гликозилирани.

* [[Волтажно-регулиран калциумски канал|'''Волтажно-регулирани калциумски канали''']]: Оваа фамилија содржи 10 членови, иако овие членови се поврзуваат со α₂δ, β и γ подединици. Овие канали играат важна улога во поврзувањето на мускулната ексцитација со мускулната контракција, како и во ексцитацијата на [[Неврон|невроните]] со ослободување на трансмитер. Алфа подединиците на овие канали се слични со оние на натриумовите канали и се еднакво големи.

** [[Катјонски канали на сперматозоиди]]: Оваа мала фамилија на калциумски канали, кои вообичаено се нарекуваат Catsper канали, е сродна на каналите со две пори, а подалечно сродна на TRP каналите (од [[англ.]] Transient receptor potential channel).

* [[Волтажно-регулирани калиумови канали|'''Волтажно-регулирани калиумови канали''']] (K_V): Оваа фамилија содржи речиси 40 членови, кои понатаму се поделени на 12 подфамилии. Овие канали имаат улога во реполаризацијареполаризацијата на клеточната мембрана по [[акциски потенцијал]]. Алфа подединиците имаат шест трансмембрански сегменти, хомологни на еден домен на натриумските канали. Затоа тие се агрегираат како тетрамери за да формираат функционирачки канал.

* '''Некои [[TRP канал|TRP канали]]''': Оваа група на канали е именувана по нивната улога во фототрансдукцијата кај ''Drosophila''. Оваа фамилија, која содржи најмалку 28 членови, е неверојатно диверзна во начините на активирање. Некои TRP канали се чини дека се постојано отворени, додека други се регулирани од волтажа, интрацелуларни Ca²⁺ јони, [[Водороден показател|pH]], [[редокс]] состојба, [[осмоларност]] и механички стимул. Овие канали се разликуваат и по јоните кои ги пропуштаат, некои се селективни за Ca²⁺, додека други се помалку селективни и пропуштаат повеќе видови на јони. Оваа фамилија е поделена на 6 подфамилии врз основа на хомологија: класични (TRPC), ванилоидни рецептори (TRPV), меластатин (TRPM), полицистини (TRPP), муколипини (TRPML) и анкирин трансмембрански протеин 1 (TRPA).

*[[Јонски канали регулирани од циклични нуклеотиди|'''Канали регулирани од циклични нуклеотиди кои се активираат од хиперполаризација''']]: отворањето на овие канали е поради [[Хиперполаризација|хиперполаризацијата]], а не [[Деполаризација|деполаризацијата]], каков што е случајот кај другите канали регулирани од циклични нуклеотиди. Овие канали се исто така чувствителни на цикличните нуклеотиди [[Цикличен аденозин монофосфат|cAMP]] и [[Цикличен гванозин монофосфат|cGMP]], кои ја менуваат волтажната чувствителност на отворот на каналот. Овие канали се порозни за моновалентните катјони К⁺ и Na⁺. Оваа фамилија има 4 членови, од кои сите формираат тетрамери на α подединици со 6 трансмембрански сегменти. Бидејќи овие канали се отвораат во услови на хиперполаризација, тие функционираат како канали во [[Срцев пејсмејкер|срцевиот пејсмејкер]], особено [[Синоатријален јазол|SA јазолот]].

*[[Волтажно-регулиран протонски канал|'''Волтажно-регулирани протонски канали''']]: Тие се отвораат со деполаризација, но на pH-сензитивен начин. Резултатот е што овие канали се отвораат само кога електрохемискиот градиент е надворешен, па така нивното отворање дозволува само протони да ја напуштат клетката. Нивната функција, на овој начин, е истиснување на киселина од клетките.

==== 2. Јонски канали регулирани од лиганди (невротрансмитери) ====

Јонските канали регулирани од лиганди исто така се познати како јонотропни [[Рецептор (биохемија)|рецептори]]. Оваа група на канали се отвораат како одговор на специфични [[Лиганд|лигандни молекули]] кои се врзуваат за екстрацелуларниот домен на рецепторот. Врзувањето на лигандот предизвикува конформациона промена во структурата на каналот што на крајот доведува до отворање на портата на каналот и флукс на јони низ плазма мембраната. Примери за вакви канали се [[Ацетилхолински рецептор|ацетилхолинскиот рецептор]], [[Глутаматен рецептор|јонотропниот рецептор регулиран од глутамат]], [[Кисело-чувствителен јонски канал|кисело-чувствителни јонски канали]] (ASICs, од англ. Acid-sensing ion channels),<ref>{{Наведено списание|date=February 2017|title=ASIC and ENaC type sodium channels: conformational states and the structures of the ion selectivity filters|url=https://zenodo.org/record/890906|journal=The FEBS Journal|volume=284|issue=4|pages=525–545|doi=10.1111/febs.13840|pmid=27580245}}</ref> [[P2X пуринорецептор|P2X пуринорецептори]] и [[GABA рецептор|GABA_A рецепторот]].

Јонските канали активирани од [[Секундарен гласник|секундарни гласници]], исто така, може да се категоризираат во оваа група, иако постои разлика помеѓу термините лиганд и секундарен гласник.

==== 3. Јонски канали регулирани од липиди ====

Оваа група на јонски канали се отвораат како одговор на специфични [[Липид|липидни]] молекули кои се врзуваат за трансмембранскиот домен на каналот, типично од внатрешниот слој на плазма мембраната.<ref>{{Наведено списание|last=Hansen|first=SB|date=May 2015|title=Lipid agonism: The PIP2 paradigm of ligand-gated ion channels.|journal=Biochimica et Biophysica Acta|volume=1851|issue=5|pages=620–8|doi=10.1016/j.bbalip.2015.01.011|pmc=4540326|pmid=25633344}}</ref> Липиди кои ги регулираат овие канали се [[фосфатидилинозитол 4,5-бисфосфат]] (PIP₂) и [[фосфатидинска киселина]] (PA).<ref>{{Наведено списание|last=Hansen|first=SB|last2=Tao|first2=X|last3=MacKinnon|first3=R|date=28 August 2011|title=Structural basis of PIP2 activation of the classical inward rectifier K+ channel Kir2.2.|journal=Nature|volume=477|issue=7365|pages=495–8|doi=10.1038/nature10370|pmc=3324908|pmid=21874019}}</ref><ref>{{Наведено списание|last=Gao|first=Y|last2=Cao|first2=E|last3=Julius|first3=D|last4=Cheng|first4=Y|date=16 June 2016|title=TRPV1 structures in nanodiscs reveal mechanisms of ligand and lipid action.|journal=Nature|volume=534|issue=7607|pages=347–51|bibcode=2016Natur.534..347G|doi=10.1038/nature17964|pmc=4911334|pmid=27281200}}</ref><ref>{{Наведено списание|last=Cabanos|first=C|last2=Wang|first2=M|last3=Han|first3=X|last4=Hansen|first4=SB|date=8 August 2017|title=A Soluble Fluorescent Binding Assay Reveals PIP₂ Antagonism of TREK-1 Channels.|journal=Cell Reports|volume=20|issue=6|pages=1287–1294|doi=10.1016/j.celrep.2017.07.034|pmc=5586213|pmid=28793254}}</ref> Многу од калиумовите канали се регулирани од липиди, вклучувајќи ги [[Kir канал|K_ir каналите]] (од англ. Inward-rectifier potassium channels) и калиумовите канали со домен со две пори, TREK-1 и TRAAK. Фамилијата на калиумови канали KCNQ се регулирани од PIP₂.<ref>{{Наведено списание|last=Brown|first=David A|last2=Passmore|first2=Gayle M|date=April 2009|title=Neural KCNQ (Kv7) channels|journal=British Journal of Pharmacology|volume=156|issue=8|pages=1185–1195|doi=10.1111/j.1476-5381.2009.00111.x|issn=0007-1188|pmc=2697739|pmid=19298256}}</ref> Волтажно-активираниот калиумов канал (Kv) е регулиран од PA. Неговата средна вредност на активација се поместува за +50 mV по хидролиза на PA, што е блиску до вредноста на мембранскиот потенцијал во мирување.<ref>{{Наведено списание|last=Hite|first=RK|last2=Butterwick|first2=JA|last3=MacKinnon|first3=R|date=6 October 2014|title=Phosphatidic acid modulation of Kv channel voltage sensor function.|journal=eLife|volume=3|doi=10.7554/eLife.04366|pmc=4212207|pmid=25285449}}</ref> Ова наговестува дека Kv може да се отвораат и со липидна [[хидролиза]], независно од волтажата, што го прави овој канал двојно регулиран (липидно-волтажно регулиран).

==== 4. Други типови на регулација ====

**[[Kir канал|K_ir канали]]: Овие канали се овозможуваат поефикасен флукс на калиумовите јони кон внатрешноста на клетката отколку кон надворешноста. Оваа фамилија се состои од 15 официјални и 1 неофицијален член, а понатаму е поделена на 7 подфамилии врз основа на хомологијатахомологија. Врз овие канали влијаат интрацелуларната концентрација на [[Аденозин трифосфат|АТР]], PIP₂ и βγ подединиците на [[G-протеин|G-протеинот]]. Тие се вклучени во мноштво на физиолошки процеси, како што се пејсмејкер активноста во срцето, ослободувањето на [[инсулин]] и превземањето на калиум од [[Глија|глија клетките]]. Тие содржат само два трансмембрански сегменти, кои одговараат на сегментите кои ја формираат пората кај K_V и K_Ca каналите. Нивните α подединици формираат тетрамери.

**[[Калциум-активиран калиумов канал|Калциум-активирани калиумови канали]]: Оваа фамилија на канали е активирана од интрацелуларни Ca²⁺ и содржи 8 членови.

** [[Калиумови канали со два домена со пори]]: Оваа фамилија од 15 членови имаат Goldman–Hodgkin–Katz (отворен) исправувач. Спротивно на нивното име, овие канали имаат само еден пора, но два домена со пора по подединица.<ref>{{Наведена мрежна страница|url=http://www.guidetopharmacology.org/GRAC/FamilyDisplayForward?familyId=79|title=Two P domain potassium channels|publisher=[[Guide to Pharmacology]]|accessdate=2019-05-28}}</ref><ref name="Rang60">{{Наведена книга|title=Pharmacology|last=Rang, HP|publisher=Churchill Livingstone|year=2003|isbn=978-0-443-07145-4|edition=8|location=Edinburgh|page=59|doi=|oclc=}}</ref>

*[[Канал со две пори|Канали со две пори]] вклучуваат волтажно-регулирани и лигандско-регулирани катјонски канали. Тие содржат две подединици кои градат пора. Како што сугерира нивното име, тие имаат две пори.<ref>{{Наведено списание|last=Kintzer|first=Alexander F|last2=Stroud|first2=Robert M|date=2016-02-26|title=Structure, inhibition and regulation of two-pore channel TPC1 from Arabidopsis thaliana|journal=Nature|volume=531|issue=7593|pages=258–262|bibcode=2016Natur.531..258K|doi=10.1101/041400|pmc=4863712|pmid=26961658|quote=Other than Ca2+ and Na+ channels that are formed by four intramolecular repeats, together forming the tetrameric channel’s pore, the new channel had just two Shaker-like repeats, each of which was equipped with one pore domain. Because of this unusual topology, this channel, present in animals as well as plants, was named Two Pore Channel1 (TPC1).}}</ref><ref>{{Наведено списание|last=Spalding|first=Edgar P.|last2=Harper|first2=Jeffrey F.|date=22 Aug 2011|title=The Ins and Outs of Cellular Ca2+ Transport|journal=Current Opinion in Plant Biology|volume=14|issue=6|pages=715–720|doi=10.1016/j.pbi.2011.08.001|issn=1369-5266|pmc=3230696|pmid=21865080|quote=The best candidate for a vacuolar Ca2+ release channel is TPC1, a homolog of a mammalian voltage-gated Ca2+ channel that possesses two pores and twelve membrane spans.}}</ref><ref>{{Наведено списание|last=Brown|first=Brandon M.|last2=Nguyen|first2=Hai M.|last3=Wulff|first3=Heike|date=2019-01-30|title=Recent advances in our understanding of the structure and function of more unusual cation channels|journal=F1000Research|volume=8|pages=123|doi=10.12688/f1000research.17163.1|issn=2046-1402|pmc=6354322|pmid=30755796|quote=Organellar two-pore channels (TPCs) are an interesting type of channel that, as the name suggests, has two pores.}}</ref><ref>{{Наведено списание|last=Jammes|first=Fabien|last2=Hu|first2=Heng-Cheng|last3=Villiers|first3=Florent|last4=Bouten|first4=Roxane|last5=Kwak|first5=June M.|date=28 September 2011|title=Calcium-permeable channels in plant cells: Plant calcium channels|journal=FEBS Journal|volume=278|issue=22|pages=4262–4276|doi=10.1111/j.1742-4658.2011.08369.x|pmid=21955583|quote=The Arabidopsis two‐pore channel (AtTPC1) has been predicted to have 12 transmembrane helices and two pores (red lines).}}</ref>

*[[Канален родопсин|Канални родопсини]] кои директно се регулирани од [[Фотон|фотони]].

*[[Механосензитивни канали|Механосензитивни јонски канали]], кои се отвораат под влијание на истегнување, притисок, смолкнување и поместување.

*[[Јонски канали регулирани од циклични нуклеотиди|Канали регулирани од циклични нуклеотиди]]: Оваа суперфамилија на канали содржи две фамилии: CNG канали (од англ. cyclic nucleotide-gated channels) и HCN канали (од англ. hyperpolarization-activated, cyclic nucleotide-gated channels). Ова групирање е функционално, а не еволутивно.

*[[Хлориден канал|Хлоридни канали]]: Оваа суперфамилија на канали се состои од околу 13 членови. Тие вклучуваат ClC канали, CLIC канали и CFTR канали. Овие канали не се селективни за мали анјони; но бидејќи хлоридот е најзастапениот анјон, тие се познати како хлоридни канали.

*[[Калиумов канал|Калиумови канали]]

**[[Волтажно-регулиран калиумов канал|Волтажно-регулирани калиумови канали]] (VGKC), на пример, Kv, Kir итн.

**[[Калциум-активиран калиумов канал|Калциум-активирани калиумови канали]], на пример, BKCa или MaxiK, SK, итн.

**[[Kir канал|K_ir канали]]

**[[Калиумов канал со два домена со пори|Калиумови канали со два домена со пори]]

*[[Натриумов канал|Натриумови канали]]

*[[Калциумски канал|Калциумски канали]] (CaV)

*[[Протонски канал|Протонски канали]]

**[[Волтажно-регулиран протонски канал|Волтажно-регулирани протонски канали]]

** Повеќето [[TRP канал|TRP канали]]

Јонските канали исто така се класифицирани според нивната субцелуларна локализација. [[Клеточна мембрана|Плазма мембраната]] чини околу 2% од вкупната мембрана на клетката, додека интрацелуларните [[Органела|органели]] чинат 98%. Главни интрацелуларни мембрански органели се [[Ендоплазматичен ретикулум|eндоплазматичниот ретикулум]], [[Голџиев систем|Голџиевиот систем]] и [[Митохондрија|митохондриите]]. Врз основа на локализацијата, јонските канали се класифицирани како:

** Канали на [[Ендоплазматичен ретикулум|ендоплазматичниот ретикулум]]: RyR, SERCA, ORAi

Каналите се разликуваат во однос на јоните кои ги пропуштаат (на пример, Na⁺, K⁺, Cl^&#x2212;), начините на кои се регулирани, бројот на подединици од кои се изградени и други аспекти на структурата.<ref>{{Наведена книга|title=The Alkali Metal Ions: Their Role in Life|last=Lim|first=Carmay|last2=Dudev|first2=Todor|date=2016|publisher=Springer|editor-last=Astrid|editor-first=Sigel|series=Metal Ions in Life Sciences|volume=16|pages=325–347|chapter=Chapter 10. Potassium Versus Sodium Selectivity in Monovalent Ion Channel Selectivity Filters|doi=10.1007/978-4-319-21756-7_9|name-list-format=vanc|editor-last2=Helmut|editor-first2=Sigel|editor-last3=Roland|editor-first3=Sige l|doi-broken-date=2019-12-01}}</ref> Каналите кои припаѓаат на најголемата класа, која ги вклучува волтажно-регулираните канали кои се основата на нервните импулси, се состојат од четири подединици, од кои секоја има шест трансмембрански хеликси. При активација, овие хеликси се придвижуваат и ја отвораат пората. Два од овие шест хеликса се одделени со петелка која ја опколува пората, и таа е главната детерминанта за јонската селективност и спроводливост кај оваа класа на канали и некои други. Постоењето на јонска селективност и механизмот зана јонскакој селективностсе одвива за првпат било предложено во доцните 1960-ти години од страна на Бертил Хајл и Клеј Армстронг.<ref name="pmid5315827">{{Наведено списание|date=December 1971|title=The permeability of the sodium channel to organic cations in myelinated nerve.|journal=The Journal of General Physiology|volume=58|issue=6|pages=599–619|doi=10.1085/jgp.58.6.599|pmc=2226049|pmid=5315827}}</ref><ref name="pmid4644327">{{Наведено списание|date=November 1972|title=Negative conductance caused by entry of sodium and cesium ions into the potassium channels of squid axons|journal=The Journal of General Physiology|volume=60|issue=5|pages=588–608|doi=10.1085/jgp.60.5.588|pmc=2226091|pmid=4644327}}</ref><ref name="pmid4541077">{{Наведено списание|date=June 1973|title=Potassium channels in myelinated nerve. Selective permeability to small cations.|journal=The Journal of General Physiology|volume=61|issue=6|pages=669–686|doi=10.1085/jgp.61.6.669|pmc=2203488|pmid=4541077}}</ref><ref name="pmid 1194886">{{Наведено списание|date=November 1975|title=Ionic selectivity, saturation, and block in sodium channels. A four-barrier model.|journal=The Journal of General Physiology|volume=66|issue=5|pages=535–560|doi=10.1085/jgp.66.5.535|pmc=2226224|pmid=1194886}}</ref><ref name="pmid29363566">{{Наведено списание|date=Jan 2018|title=The founding of Journal of General Physiology: Membrane permeation and ion selectivity.|journal=The Journal of General Physiology|volume=150|issue=3|pages=389–400|doi=10.1085/jgp.201711937|pmc=5839722|pmid=29363566}}</ref> Идејата за јонска селективност на калиумовите канали била дека [[Карбонилна група|карбонилните]] кислороди од [[Полипептид|полипептидниот рбет]] на протеинот може ефикасно да ги заменат молекулите на вода, кои нормално ги опколуваат калиумовите јони, но дека натриумовите јони се помали и не можат да бидат целосно дехидрирани и затоа не можат да поминат. Овој механизам конечно бил потврден кога била објавена првата структура на јонски канал. Во 2003 година, [[Родерик Мекинон]] ја добил [[Нобелова награда за хемија|Нобеловата награда за хемија]] за утврдување на структурата на KcsA бактерискиот калиумов канал со помош на [[рендгенска кристалографија]].<ref name="pmid9525859">{{Наведено списание|date=Apr 1998|title=The structure of the potassium channel: molecular basis of K⁺ conduction and selectivity|journal=Science|volume=280|issue=5360|pages=69–77|bibcode=1998Sci...280...69D|doi=10.1126/science.280.5360.69|pmid=9525859}}</ref>

Поради нивната мала големина и тежината за кристализација на интегралните мембрански протеини за рендгенска анализа, од релативно неодамна научниците се во можност директно да ја проучат структурата на јонските канали. Во случаи кога кристалографијата бара отстранување на каналите од нивните мембрани со детергент, добиените резултати се сметаат за несигурни. Пример е долгоочекуваната кристална структура на волтажно-регулираниот калиумов канал, која била објавена во мај 2003 година.<ref name="pmid12721618">{{Наведено списание|date=May 2003|title=X-ray structure of a voltage-dependent K+ channel|journal=Nature|volume=423|issue=6935|pages=33–41|bibcode=2003Natur.423...33J|doi=10.1038/nature01580|pmid=12721618}}</ref><ref name="pmid16598263">{{Наведено списание|year=2006|title=Crystal structure of the CorA Mg2+ transporter|journal=Nature|volume=440|issue=7085|pages=833–7|bibcode=2006Natur.440..833L|doi=10.1038/nature04642|pmc=3836678|pmid=16598263}}</ref> Една неизбежна несигурност во врска со овие структури се однесува на силниот доказ дека каналите многу често ја менуваат својата конформација (на пример кога се отвораат и затвораат), така да структурата во кристалот може да е само една од многумногуте можни конформации. Истражувачите повеќе имаат изведено за структурата и функцијата на каналите со употреба на [[електрофизиологија]], [[биохемија]], споредба на [[Ген|генски]] секвенци и мутагенеза.