La mayoría de los canales de iones son muy selectivos con respecto a los iones que pueden o no pasar a través de ellos. Pueden ser conductores de iones de potasio y no conductores de iones de sodio, o viceversa. Sin embargo, varios canales de iones permiten el paso eficiente de ambos tipos de iones. ¿Cómo logran esto estas proteínas de canal? Un equipo de científicos alrededor del Dr. Han Sun y el grupo de investigación del profesor Adam Lange en el Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) encontraron la respuesta a esta pregunta.

Su estudio reveló diferencias estructurales y dinámicas entre los canales iónicos selectivos y no selectivos. Los científicos describieron sus hallazgos y conclusiones en la revista. Comunicaciones de la naturaleza . En canales no selectivos, el filtro de selectividad exhibe una dinámica considerable que no está presente en los canales selectivos. El filtro de selectividad de canales iónicos no selectivos puede existir en dos formas diferentes. Dependiendo del estado del filtro de selectividad, puede pasar uno u otro tipo de iones.

Los canales de iones juegan un papel destacado en los organismos. Por ejemplo, Los canales iónicos están en acción cuando el organismo registra estímulos y transmite la información al cerebro en forma de señales eléctricas. Durante esta transmisión de señal, los átomos cargados (iones) deben entrar y salir de las células implicadas. Los iones no pueden penetrar las membranas celulares lipofílicas. En lugar de, pasan a través de canales de proteínas en las membranas celulares.

En muchos casos, los canales de iones permiten el paso de un solo tipo de iones específico, es decir, pueden ser conductores de potasio pero no de iones de sodio o viceversa. El filtro de selectividad que es la parte más estrecha del canal es responsable de esta discriminación de iones. Sin embargo, el canal NaK permite el paso de iones de sodio y potasio. Fue el foco del presente estudio realizado por científicos de FMP en torno al Dr. Han Sun y el profesor Adam Lange junto con colegas en Gotinga (Alemania) y Hefei (China).

Los canales iónicos no selectivos son muy importantes en medicina.

Hasta ahora, sigue siendo controvertido por qué los canales de NaK permiten el paso de iones de sodio y potasio. El profesor Adam Lange explica:"Si bien las imágenes cristalográficas de rayos X nos mostraron la estructura tridimensional del canal, Fue difícil explicar por qué este canal es conductor de dos tipos de iones diferentes con una eficiencia igualmente alta. Esto fue particularmente difícil de entender porque la secuencia y la estructura tridimensional del filtro de selectividad son similares a las de los canales selectivos de potasio ".

El científico Dr. Han Sun agregó que este es un sistema modelo para varios otros canales iónicos no selectivos en el cuerpo humano. En este contexto, los canales cíclicos activados por nucleótidos y activados por hiperpolarización (canales CNG y HCN) son médica y fisiológicamente relevantes. "Sabemos que los canales de GNC son importantes para la visión y el olfato. Los canales de HCN disfuncionales están implicados en diversas enfermedades neurológicas como la epilepsia o el autismo".

Los iones específicos prefieren estructuras de canales específicas

Los científicos utilizaron una combinación de espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) y simulaciones de dinámica molecular asistidas por computadora. Los resultados revelaron que el filtro de selectividad del canal NaK cambia dinámicamente entre dos estructuras. Cada estructura es conductora para uno de los dos tipos de iones. El Dr. Han Sun dice:"Asombrosamente, las simulaciones por computadora mostraron que los iones de potasio que pasan a través del canal de NaK prefieren la estructura de un canal selectivo de potasio, mientras que el mecanismo del paso de iones de sodio es similar al paso de iones de sodio a través de un canal de iones selectivo de sodio ". Hasta ahora, Los investigadores creían que la estructura del filtro de selectividad es la misma para el transporte de iones de sodio y potasio a través del canal de NaK.

Para recopilar más evidencia del papel crucial de la estructura dinámica del filtro de selectividad NaK, los científicos experimentaron con un canal de NaK mutado (mutación de doble punto de NaK2K). Este canal de NaK mutado es conductor solo de iones de potasio. El profesor Adam Lange da cuenta de los resultados:"Nuestras investigaciones de RMN revelaron claramente que el filtro de selectividad de este canal forma una sola estructura".