Marzo 24, 2005
La Jolla, CA – Los científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos han identificado una pequeña puerta de enlace flexible que controla la apertura y el cierre rápidos de una familia de canales iónicos a través de los cuales los iones de potasio entran y salen de las células del cuerpo.
Los investigadores estudian los canales iónicos porque son cruciales para la generación de los impulsos nerviosos que permiten que el corazón lata, que el cuerpo se mueva y que se produzcan sensaciones y pensamientos.
Los impulsos nerviosos se generan cuando el potasio y otros iones salen y entran en una célula a través de canales similares a poros que sobresalen a través de la membrana celular. El mal funcionamiento de estos canales iónicos provoca varias enfermedades humanas, como epilepsia, arritmias cardíacas y trastornos musculares.
Dado que la forma de una proteína se corresponde con su función, conocer la estructura de la proteína que compone cada familia o tipo de canal de potasio puede permitir a los científicos de Salk y otros investigadores definir cómo funcionan estos canales iónicos en la salud y la enfermedad.
El equipo del Instituto Salk, encabezado por Senyon Choe, Ph.D., y Pablo Slesinger, Ph.D., mostró que una familia de canales iónicos llamados canales de potasio rectificadores internos (Kir) tiene un dispositivo de cierre único en un extremo. Como un manguito elástico, el dispositivo de cierre parece controlar el movimiento del potasio en las células del corazón.
Los hallazgos se publican en la edición de este mes de Nature Neuroscience.
Los investigadores de Salk primero sospecharon un dispositivo de cierre en los canales de Kir porque el pasaje de estos canales es demasiado estrecho para permitir que el potasio o cualquier otro ion entre o salga de la célula.
“Esa fue la primera sorpresa”, dijo Slesinger, coautor principal del artículo. "El hecho de que la abertura fuera tan estrecha significaba que el canal tendría que expandirse para permitir el paso de iones a través del canal".
Para identificar las partes de la estructura del canal iónico que son importantes para que funcione normalmente, Choe, Slesinger y sus colegas compararon dos tipos de canales Kir que se encuentran en las células del corazón de los roedores. Los dos tipos, llamados Kir2.1 y Kir3.1, se activan de manera diferente pero ambos conducen los iones de potasio igualmente bien en la figuración abierta.
Usando un minucioso trabajo de detective que involucra cristalografía, biología molecular y electrofisiología, el equipo de Salk reveló que el dispositivo de cierre está formado por estructuras llamadas G-loops que rodean la 'boca' del canal de iones en el interior de la membrana celular. Los investigadores sospechan que el complejo G-loop funciona como un manguito elástico que se cierra en la posición de reposo y se expande para permitir que los iones de potasio salgan de la célula.
“Los G-loops tuvieron sentido inmediatamente cuando los vimos, y me impresionó su simplicidad”, dijo Scott Pagan, autor principal del artículo.
Los canales de Kir son importantes en medicina porque parecen tener un papel crucial en las convulsiones cerebrales, incluida la epilepsia, los latidos cardíacos anormales (arritmias cardíacas), la hiperactividad y los trastornos del desarrollo. En 2001, investigadores de la Universidad de Utah demostraron que el síndrome de Andersen, una rara enfermedad genética que implica arritmias cardíacas, parálisis muscular y crecimiento anormal, se desencadena por una mutación en el canal Kir2.
“Ahora podemos visualizar en la estructura Kir2.1 dónde ocurren estas mutaciones, proporcionando nuevas pistas sobre la enfermedad”, dijo Slesinger.
El siguiente paso, dijo Choe, es demostrar cómo esta puerta de enlace G-loop reguladora en realidad cierra el canal de potasio similar a un poro. “Nuestro objetivo ahora es visualizar cómo la parte reguladora del canal de potasio está vinculada a la parte real del poro que fluye iones a través de la membrana celular”, dijo Choe.
Los Institutos Nacionales de Salud y McKnight Endowment for Neuroscience han ayudado a financiar esta investigación.
El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a los descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la capacitación de futuras generaciones de investigadores. Apenas cinco años después de que su vacuna contra la polio en 1955 demostrara ser segura y eficaz, Jonas Salk, MD, fundó el Instituto con una donación de terreno de la ciudad de San Diego y el apoyo financiero de March of Dimes. Abriendo sus puertas en 1965, el Instituto celebra este año su 40 aniversario, así como el 50 aniversario de la vacuna contra la poliomielitis del Dr. Salk.
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