ช่องโพแทสเซียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า ( VGKCs ) เป็นช่องสัญญาณข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ที่จำเพาะสำหรับโพแทสเซียมและไวต่อการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า ใน ศักย์ไฟฟ้าของเยื่อ หุ้มเซลล์ ในระหว่างศักย์ไฟฟ้าแอ็กชัน ช่องเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการทำให้เซลล์ที่เกิดการลดศักย์ไฟฟ้ากลับคืนสู่สภาวะพัก

ช่อง K ⁺ ที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า ซึ่งให้กระแสไฟฟ้าขาออกของศักยภาพการกระทำ นั้น มีความคล้ายคลึงกับ ช่องK ^{+ ของแบคทีเรีย}

ช่องทางเหล่านี้ได้รับการศึกษาโดยใช้การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดลักษณะโครงสร้างในระดับอะตอมได้

หน้าที่ของช่องสัญญาณเหล่านี้ได้รับการศึกษาโดยการวิเคราะห์ทางสรีรวิทยาไฟฟ้า

วิธีการทางพันธุกรรมรวมถึงการตรวจคัดกรองการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมในสัตว์ที่มีการกลายพันธุ์ในยีนช่อง K ⁺วิธีการทางพันธุกรรมดังกล่าวทำให้สามารถระบุยีนช่อง K ⁺ "Shaker" ในแมลงหวี่ได้ก่อนที่ลำดับยีนช่องไอออนจะเป็นที่รู้จักกันอย่างดี

การศึกษาคุณสมบัติที่เปลี่ยนแปลงไปของโปรตีนช่อง K ⁺ ที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า ซึ่งเกิดจากยีนกลายพันธุ์ ได้ช่วยเปิดเผยบทบาทหน้าที่ของโดเมนโปรตีนช่อง K ⁺และแม้กระทั่งกรดอะมิโนแต่ละตัวภายในโครงสร้างของพวกมัน

โดยทั่วไป ช่อง K ⁺ ที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าของสัตว์มีกระดูกสันหลัง จะเป็นเทตราเมอร์ของหน่วยย่อยที่เหมือนกันสี่หน่วยเรียงตัวเป็นวงแหวน โดยแต่ละหน่วยย่อยมีส่วนช่วยสร้างผนังของรูพรุน K ⁺ ที่ ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ แต่ละหน่วยย่อยประกอบด้วยลำดับ α-helical ที่ไม่ชอบน้ำหก ลำดับที่ทอดผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ รวมถึงตัวรับรู้แรงดันไฟฟ้าใน S4 ด้านภายในเซลล์ของเยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยปลายอะมิโนและปลายคาร์บอก ซิล ^{[ 7 ]}โครงสร้างผลึกความละเอียดสูงของช่อง K α1.2/β2 ของหนูได้รับการแก้ไขเมื่อเร็ว ๆ นี้ (หมายเลขการเข้าถึง Protein Databank 2A79 ​)^{[ 8 ]}และได้รับการปรับปรุงในสภาพแวดล้อมคล้ายเยื่อไขมัน ( PDB : 2r9r ​)

ช่อง K ⁺ ที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า จะเลือกเฉพาะ K ⁺มากกว่าไอออนบวก อื่นๆ เช่น Na ⁺โดยมีตัวกรองการเลือกอยู่ที่ส่วนที่แคบที่สุดของรูพรุนข้ามเยื่อหุ้มเซลล์

การศึกษาการกลายพันธุ์ของช่องไอออนได้เปิดเผยส่วนประกอบของหน่วยย่อยที่จำเป็นต่อการเลือกไอออน ซึ่งรวมถึง ลำดับ กรดอะมิโน (Thr-Val-Gly-Tyr-Gly) หรือ (Thr-Val-Gly-Phe-Gly) ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของตัวกรองการเลือกของช่อง K ⁺ ที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า เมื่อ K ⁺ผ่านรูพรุน ปฏิกิริยาระหว่างไอออนโพแทสเซียมและโมเลกุลของน้ำจะถูกยับยั้ง และ K ⁺จะทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบอะตอมเฉพาะของลำดับ Thr-Val-Gly-[YF]-Gly จากหน่วยย่อยทั้งสี่ของช่องไอออน.

อาจดูขัดกับสามัญสำนึกที่ช่องทางควรยอมให้ไอออนโพแทสเซียมผ่านไปได้ แต่ไม่ยอมให้ไอออนโซเดียมที่มีขนาดเล็กกว่าผ่านไปได้ อย่างไรก็ตาม ในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ ไอออนโพแทสเซียมและโซเดียมจะถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลของน้ำ เมื่อเคลื่อนที่ผ่านตัวกรองการเลือกของช่องโพแทสเซียม ปฏิสัมพันธ์ระหว่างน้ำกับ K ⁺จะถูกแทนที่ด้วยปฏิสัมพันธ์ระหว่าง K ⁺กับหมู่คาร์บอนิลของโปรตีนในช่อง ตัวกรองการเลือกมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสมสำหรับไอออนโพแทสเซียม แต่ใหญ่เกินไปสำหรับไอออนโซเดียมที่มีขนาดเล็กกว่า ดังนั้นไอออนโพแทสเซียมจึงถูก "ล้อมรอบด้วย" หมู่คาร์บอนิลของโปรตีนได้เป็นอย่างดี แต่หมู่คาร์บอนิลเหล่านี้อยู่ห่างกันเกินไปที่จะล้อมรอบด้วยไอออนโซเดียมได้อย่างเพียงพอ ดังนั้น การผ่านของไอออนโพแทสเซียมผ่านตัวกรองการเลือกนี้จึงเกิดขึ้นได้ง่ายกว่าไอออนโซเดียมมาก

โครงสร้างของช่อง K ⁺ ที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายความสามารถในการตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ เมื่อช่องเปิด การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในโดเมนรับรู้แรงดันไฟฟ้า (VSD) ส่งผลให้เกิดการถ่ายโอนประจุพื้นฐาน 12-13 ประจุข้ามสนามไฟฟ้าของเยื่อหุ้มเซลล์ การถ่ายโอนประจุนี้วัดได้เป็นกระแสคาปาซิทีฟชั่วคราวที่เกิดขึ้นก่อนการเปิดช่อง กรดอะมิโนที่มีประจุหลายตัวใน VSD โดยเฉพาะอย่างยิ่งกรดอะมิโนอาร์จินีนสี่ตัวที่อยู่ตำแหน่งที่สามทุกๆ ส่วนหนึ่งตัวในส่วน S4 เป็นที่ทราบกันว่าเคลื่อนที่ข้ามสนามไฟฟ้าข้ามเยื่อหุ้มเซลล์และมีส่วนช่วยในประจุควบคุมการเปิดปิด ตำแหน่งของอาร์จินีนเหล่านี้ ซึ่งเรียกว่าอาร์จินีนควบคุมการเปิดปิด มีการอนุรักษ์ไว้อย่างสูงในช่องโพแทสเซียม โซเดียม หรือแคลเซียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ขอบเขตของการเคลื่อนที่และการกระจัดของพวกมันข้ามศักย์ไฟฟ้าข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ยังคงเป็นหัวข้อถกเถียงกันอย่างกว้างขวาง^{[ 9 ]}โดเมนเฉพาะของหน่วยย่อยของช่องได้รับการระบุซึ่งมีหน้าที่ในการรับรู้แรงดันไฟฟ้าและการเปลี่ยนระหว่างโครงสร้างแบบเปิดและแบบปิดของช่อง มีโครงสร้างแบบปิดอย่างน้อยสองแบบ แบบแรก ช่องสามารถเปิดได้หากศักย์เยื่อหุ้มเซลล์เป็นบวกมากขึ้น การเปิดปิดแบบนี้เกิดขึ้นโดยโดเมนรับรู้แรงดันไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยเกลียวอัลฟา S4 ที่มีประจุบวก 6–7 ประจุ การเปลี่ยนแปลงของศักย์เยื่อหุ้มเซลล์ทำให้เกลียวอัลฟานี้เคลื่อนที่ในชั้นไขมัน การเคลื่อนที่นี้ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในเกลียว S5–S6 ที่อยู่ติดกันซึ่งก่อตัวเป็นรูพรุนของช่องและทำให้รูพรุนนี้เปิดหรือปิด ในการปิดใช้งานแบบที่สอง"แบบ N" ช่อง K ⁺ ที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า จะปิดใช้งานหลังจากเปิดแล้ว เข้าสู่โครงสร้างแบบปิดที่โดดเด่น ในโครงสร้างที่ปิดใช้งานนี้ ช่องไม่สามารถเปิดได้แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าข้ามเยื่อหุ้มเซลล์จะเอื้ออำนวยก็ตาม โดเมนปลายอะมิโนของช่อง K ⁺หรือโปรตีนเสริมสามารถเป็นตัวกลางในการปิดใช้งานแบบ "N-type" กลไกของการปิดใช้งานประเภทนี้ได้รับการอธิบายว่าเป็นแบบจำลอง "ลูกบอลและโซ่" โดยที่ปลาย Nของโปรตีนก่อตัวเป็นลูกบอลที่ยึดติดกับส่วนที่เหลือของโปรตีนผ่านห่วง (โซ่) ^{[ 10 ]}ลูกบอลที่ยึดติดจะปิดกั้นรูภายใน ป้องกันการเคลื่อนที่ของไอออนผ่านช่อง^{[ 11 ] [ 12 ]}

สำหรับสารยับยั้งและสารกระตุ้นช่องโพแทสเซียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า โปรดดูที่: สารยับยั้งช่องโพแทสเซียมและสารเปิดช่องโพแทสเซียม

• ช่องไอออน
• กลุ่มช่องไอออน
• โดเมนการสร้างเทตราเมอร์ของช่องโพแทสเซียม
• ฐานข้อมูลช่องโพแทสเซียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า (2004)

• ช่องโพแทสเซียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า ใน หัวข้อทางการ แพทย์ (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา
• "ช่องโพแทสเซียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า"ฐานข้อมูลตัวรับและช่องไอออนของ IUPHARสหภาพระหว่างประเทศด้านเภสัชวิทยาพื้นฐานและคลินิก
• Li B, Gallin WJ (มกราคม 2547). "VKCDB: ฐานข้อมูลช่องโพแทสเซียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า" . BMC Bioinformatics . 5 : 3. doi : 10.1186/1471-2105-5-3 . PMC 317694 . PMID 14715090 .  
• "ฐานข้อมูลช่องโพแทสเซียมแบบควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า (VKCDB)" ที่ ualberta.ca
• UMich การจัดเรียงตัวของโปรตีนในเยื่อหุ้มเซลล์ตระกูล/ซูเปอร์แฟมิลี-8 - ตำแหน่งเชิงพื้นที่ของช่องโพแทสเซียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าในเยื่อหุ้มเซลล์