はじめに
イオンチャネルは注目すべきタンパク質であり、動植物細胞の脂質二重層膜や、核、小胞体、ゴルジ装置、ミトコンドリア、葉緑体、リソソームなどの細胞小器官に存在しています。
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1963年、ジョン・カリュー・エックルズ、アラン・ロイド・ホジキン、アンドリュー・フィールディング・ハクスリーの3氏は、神経細胞膜の末梢部と中枢部における興奮と抑制に関与するイオンのメカニズムに関する発見により、ノーベル医学生理学賞を受賞しました。 同様に、1991年、アーウィン・ネハーとバート・サクマンは、細胞膜には微小な電流が流れる個々のイオンチャネルがあり、化学的または機械的事象を電気信号に変換することで、シナプス前後の神経細胞間のコミュニケーションを生み出すのに十分な大きさであることを証明しました。
本書では、イオンチャネルを通過する陽イオンと陰イオンの重要性を紹介する序章をはじめ、多彩で有益な9つの章を用意しました。
第1章は序章で、本書に含まれる他の8つの章の概要を説明し、イオンチャネルの多様性と分類、イオンチャネルのゲートの性質と数、さらにはチャンネロパチーにも光を当てています。 第2章では、創薬における電位依存性ナトリウムチャネルを取り上げています。 ナトリウムチャネルは、ホジキンとカッツがイカの軸索を用いた実験で、細胞外液中にナトリウムイオンが存在しないと活動電位が発生しないことを示したときに発見された最初のチャネルです。 本章では、この電位依存性ナトリウム（Nav）チャネルのスーパーファミリーの遺伝的進化とサブタイプの分布を紹介し、構造の変化によって機能がどのように変化するかについて議論しています。 第3章では、小分子および大分子によるNavチャネルの調節について説明し、Navチャネルを標的とした創薬のための主要な課題について議論しています。 第4章では、遺伝子変異がどのようにしてNavの産物であるタンパク質に変化をもたらし、その結果としてDravet症候群のような障害が発生するのかについて、印象的な旅をご紹介します。 SCN1A遺伝子はこの疾患の原因であり、この遺伝子変異を持つてんかん患者にナトリウムチャネル遮断薬を処方すると症状が悪化するため、医療従事者に注意を促しています。 第5章は、カリウムチャネルについてです。カリウムチャネルには、ナトリウムイオンチャネルよりも多くの種類があります。 この章では、蝸牛を例にとり、カリウムイオンの恒常性維持における2つのギャップジャンクションタンパク質（コネキシンとパネキシン）の役割について説明しています。 ギャップ結合遺伝子に変異があると、50％が舌前性の劣性難聴になる。 著者らは、内耳障害の遺伝子変異を早期に発見するための新しい方法を開発しました。 第6章では、L型カルシウムチャネルの構造と機能、および電圧依存性カルシウムチャネル（VGCC）が、細胞膜電位の変化に応じてカルシウムイオンを選択的に拡散させることで、細胞の電気的シグナル伝達をどのように管理しているかを紹介しています。 VGCCの中でも、長時間持続型のL型カルシウムチャネル（LTCC）は、骨格筋、心室筋、平滑筋、樹状細胞などのさまざまな細胞に広く発現しており、VGCCの中でも最大のファミリーを形成している。 その幅広い発現パターンと多様な細胞内イベントにおける重要な役割から、これらのチャネルは医薬品開発の主要なターゲットとなっている。 第7章は、カルシウムチャネルによる痛みの制御についてです。 この章では、著者らは、カルシウム透過性チャネルが痛みの状態における重要なプレーヤーであることを示す、臨床的、生化学的、生物物理的、薬理学的、遺伝学的な多数の証拠を提示している。 本章の主な目的は、さまざまなクラスのカルシウム透過性チャネルの概要を示し、それらがどのように変化して、急性および慢性状態の痛みの感覚を調節するかを説明することである。 第8章では、一過性の受容体電位（TRP）イオンチャネルについて、その分布から組み立てまでを説明します。 TRPイオンチャネルスーパーファミリーは、細胞内センサーとして、神経組織から非神経組織まで広く分布しています。 TRPサブユニットは、同一サブファミリーまたは異なるサブファミリーに存在するホモメリックおよびヘテロメリックチャネルを形成し、TRPチャネルの機能を多様化します。 第9章では、ミトコンドリアに存在するアニオン性チャネルとクロライドチャネルの種類について説明します。 ミトコンドリアには多くの種類の塩化物チャネルが存在しますが、特に注目されるのは、ミトコンドリア内膜に存在し、膜電位の振動に関与するチャネルと、心臓のミトコンドリア膜に局在する塩化物細胞内イオンチャネル（CLIC）の2種類です。 これらのアニオンチャネルは、健康な状態でも病気の状態でも非常に重要である。
第1章の次のページでは、正常な生理機能を維持するためのイオンチャネルのゲーティングの役割と、ゲーティングの変化がどのようにしてチャネル障害を引き起こすのかを見ていきます。
その前に、「アイデアの誕生」と呼ばれる彫刻をご紹介します。これは、KcsAカリウムチャネルの高さ1.5mのフィギュアで、チャネルの内腔を表すワイヤーと吹きガラスでできています。
イオンチャネルには、電圧依存型、細胞外リガンド依存型、細胞内リガンド依存型の3つの主なタイプと、2つの雑多なイオンチャネルがあります。 これらのイオンチャネルは、シナプスやギャップ結合を介して、神経や他の種類の電気的に活発な細胞の間で信号を伝達する役割を果たしている。 シナプス前の神経細胞の電位が変化すると、シナプス間隙の小胞から神経伝達物質が放出される。 これらの化学物質は、拡散によってシナプス後細胞に向かって移動し、膜上の特定の受容体部位を占有し、イオンチャネルを開くことによって電位を発生させます。 シナプス間隙から神経伝達物質を除去することは、周辺の細胞への影響を避けるために不可欠である。 神経伝達物質による細胞内シグナル伝達は、ギャップ結合に比べてはるかに適応性と汎用性に優れています
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