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    Un modelo informático revela el efecto del aumento del colesterol en un canal iónico específico en el corazón

    Vista de arriba hacia abajo del canal de potasio Kir2 abierto, resaltando el poro a través del cual viajan los iones. Crédito:Nicolas Barbera

    Usando un modelo de computadora, Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Illinois en Chicago han revelado el efecto de una mayor cantidad de colesterol en un canal iónico específico involucrado en la regulación de los niveles de potasio en el corazón. El trabajo arroja más luz sobre las interacciones entre el colesterol y la función cardíaca y podría tener un impacto en futuras terapias cardíacas.

    Los canales de iones son proteínas ubicadas dentro de una membrana celular que controlan el transporte de iones entre el entorno circundante de una célula y el interior de la célula. La corriente eléctrica que permite que el músculo cardíaco se contraiga es producto de una serie de transferencias de iones a través de la membrana celular. Cada célula cardíaca tiene canales iónicos en la membrana que transportan un átomo cargado específico, como el calcio, sodio, o potasio:del entorno externo a las células del corazón.

    Belinda Akpa, profesor asistente de biología sintética y de sistemas integrada e ingeniería eléctrica e informática en NC State y coautor correspondiente de un artículo que describe la investigación, examinó el efecto de las moléculas de colesterol en un canal iónico particular, llamado Kir2, que regula la transferencia de potasio a las células cardíacas.

    "El colesterol no es malo en sí mismo, "Akpa dice." Siempre está presente en la membrana celular. Cuando los niveles de colesterol cambian empezamos a tener problemas. Dado que el colesterol es algo así como el 30 por ciento de una membrana normal, queríamos entender por qué un aumento relativamente pequeño, pasando del 30 al 40 por ciento, de repente hace que las cosas salgan mal ".

    Akpa, Universidad de Chicago en Illinois Ph.D. estudiante Nicolas Barbera, y coautora para correspondencia Irena Levitan, profesor de medicina, farmacología, y bioingeniería en la Universidad de Illinois en Chicago, utilizó modelos informáticos para revelar las formas en que las moléculas de colesterol interactúan con el canal iónico Kir2. Descubrieron que, si bien las moléculas de colesterol individuales no se unen fuertemente al canal Kir2, el aumento de los niveles de colesterol hizo que estas interacciones fueran más numerosas, esencialmente abrumador del canal.

    Las proteínas y las moléculas pequeñas a menudo interactúan como cerraduras y llaves, donde solo una molécula específica puede caber en una región particular de la proteína. Estas interacciones hacen que la proteína cambie de forma; en el caso de Kir2, el deslizamiento del colesterol hacia estas regiones interfiere con los intentos de la proteína de abrirse o cerrarse para permitir que los iones de potasio entren en una célula cardíaca. En su modelo, Akpa, Barbera y Levitan identificaron cuatro "bloqueos" en el canal de iones Kir2 que las moléculas de colesterol intentaron ocupar.

    "El colesterol en realidad puede pertenecer a algunos de estos bloqueos, pero también vemos que intenta trasladarse a lugares que probablemente deberían estar desocupados, que interfiere con la capacidad de la proteína para cambiar su forma de una manera que le permita abrirse y cerrarse normalmente, ", dice Akpa." Este es un problema porque las células requieren canales iónicos para orquestar una coreografía sofisticada de iones que entran y salen en diferentes momentos. Esencialmente, es como tomar una sinfonía de intercambios iónicos e insertar una nota incorrecta ".

    El trabajo futuro del equipo se centrará específicamente en cómo el colesterol adicional cambia la capacidad de la proteína para abrirse y cerrarse.

    La obra aparece en Revista biofísica .


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