Investigadores del Departamento de Fisiología Celular y Biofísica Molecular del Centro de Ciencias de la Salud de la Texas Tech University (TTUHSC) y del Centro de Proteínas de Membrana. Las investigaciones han determinado el ciclo cinético de un canal de potasio en resolución atómica. Los canales de potasio son importantes para el funcionamiento normal del cuerpo humano. El estudio de investigación, "El ciclo de activación de un canal K + en resolución atómica, "apareció en la edición de noviembre de eLife .

Luis G. Cuello, Doctor., profesor asociado en el Departamento de Fisiología Celular y Biofísica Molecular de TTUHSC, dicho a través de esta investigación, ahora conocemos cada átomo de esta molécula y lo que está haciendo.

Los canales de iones se encuentran en todas las células vivas del cuerpo humano. Ellos median el transporte de iones dentro y fuera de las células para señalar muchos procesos fisiológicos. Las neuronas del sistema nervioso dependen de los canales iónicos para la comunicación de célula a célula. Los canales de potasio son proteínas de membrana que crean un poro acuoso, que está regulado por dos puertas internas que funcionan de manera concertada para permitir el flujo de iones de potasio fuera de las células.

"En el mundo perfecto, Los medicamentos terapéuticos nuevos y más seguros interactuarían solo con un canal iónico específico determinado, pero hay miles de proteínas dentro del cuerpo humano, cada uno de ellos haciendo una función diferente, y la unión no específica de los fármacos terapéuticos actualmente disponibles es la razón principal de los efectos secundarios indeseables de la terapia con fármacos, "Cuello dijo." Cuando un médico te da un medicamento, no solo interactúa con un tipo específico de proteína, pero con muchos otros, que causa efectos secundarios. Sin embargo, Saber cómo se mueve un canal de potasio a resolución atómica nos permitirá apuntar a puntos específicos dentro de la estructura del canal para corregir una enfermedad determinada mientras disminuimos los efectos secundarios indeseables. Esto es importante porque la industria farmacéutica está invirtiendo miles de millones de dólares cada año en el descubrimiento de moléculas de fármacos terapéuticos más potentes y seguras con menos efectos secundarios que pueden corregir la disfunción de los canales de potasio (el mal funcionamiento de los canales de potasio puede causar epilepsia, enfermedades cardíacas, dolor crónico y diabetes) ".

Los canales de potasio deben abrirse y cerrarse para realizar su función fisiológica normal dentro del cuerpo humano. pero las mutaciones dentro del ADN humano pueden hacer que un canal esté siempre abierto o cerrado. Esta investigación permitirá la creación de nuevas moléculas de fármacos que pueden funcionar como abridores o inhibidores de los canales de potasio.

La descripción más simple del ciclo de activación del dominio de poros de un canal de K + requiere al menos cuatro estados cinéticos distintos. La KcsA, un canal de potasio bacteriano, fue clonado hace muchos años. En 2003, Roderick MacKinnon fue galardonado con el Premio Nobel de Química por su trabajo sobre las estructuras de resolución atómica de los canales iónicos, entre ellos dos estados cinéticos diferentes de la conformación cerrada de KcsA. Sin embargo, Tomó más de una década determinar la estructura de KcsA en estado abierto.

Cuello, junto a D. Marien Cortes, también del Departamento de Fisiología Celular y Biofísica Molecular de TTUHSC, y Eduardo Perozo, Doctor., un profesor de la Universidad de Chicago, determinó dos conformaciones de estado abierto de KcsA, que junto con las dos estructuras anteriores de los estados cerrados del Laboratorio de Mackinnon, recapitular cómo se mueve KcsA a resolución atómica. Ningún otro laboratorio ha producido el ciclo cinético de un canal de potasio a nivel atómico. En el entorno celular, Los canales de potasio son proteínas altamente especializadas que deben adoptar diferentes conformaciones para realizar su función biológica. Estas moléculas cambian su conformación de forma cíclica y siempre regresan al estado inicial o de reposo:este es el ciclo cinético.

En 2010, Cuello y su equipo de investigación crearon un canal mutante que siempre estuvo abierto y aunque determinaron la estructura de esta conformación, la resolución era muy baja, que produjo una imagen extremadamente borrosa de KcsA en estado abierto. En este nuevo artículo de investigación, Cuello y su laboratorio bloquearon la KcsA mediante la ingeniería de enlaces disulfuro que mantendrán el canal abierto y determinaron dos nuevas instantáneas cinéticas intermedias a muy alta resolución. los estados abierto-conductor y abierto-inactivo, que junto con las estructuras existentes para las conformaciones C / O (estructura alta en K +) y C / I (estructura baja en K +) resueltas por el Mackinnon Lab, recrear un ciclo cinético para un canal de potasio en detalle atómico.

"Sabíamos que si podíamos atrapar al canal en acción, mientras está en movimiento, podríamos tener algo similar a una película que muestre la apertura y el cierre del canal a nivel atómico, "Dijo Cuello." Cuando era joven, Recuerdo esos cómics en los que al pasar las páginas se veía un pequeño dibujo en movimiento. Hemos hecho exactamente lo mismo aquí, pero con una molécula y una resolución atómica. KcsA contiene dos tipos diferentes de puertas, las puertas de activación e inactivación. Este estudio muestra cómo funcionan de manera concertada para regular el flujo de iones de potasio que salen de la célula ".