Por décadas, Se asumió que los canales de proteínas y las bombas de proteínas cumplían funciones completamente diferentes y funcionaban de forma independiente entre sí. Investigadores de la Universidad Goethe de Frankfurt y la Universidad de Groningen ahora han dilucidado la ruta de transporte de un complejo de proteínas que combina ambos mecanismos:primero recibe potasio del canal y luego lo transfiere a la bomba, desde donde se transporta a la celda.

Un hogar equilibrado de potasio es fundamental para la supervivencia tanto de las personas como de las bacterias. Como las bacterias están expuestas a fluctuaciones mucho mayores en las condiciones ambientales, la ingesta controlada de potasio a menudo plantea un desafío particular. Dado que la membrana celular es impenetrable para los iones de potasio, tiene que ser translocado a través de proteínas de transporte de membrana específicas.

Por un lado, los canales de potasio permiten la rápida, pero entrada pasiva de iones de potasio. Esto se detiene tan pronto como se alcanza un equilibrio electroquímico entre la celda y su entorno. Para alcanzar concentraciones intracelulares más allá de esto, el potasio se transporta a la célula de forma activa a través de bombas de potasio, con energía consumida en forma de ATP.

Dado que ambas familias de proteínas, canales y bombas, desempeñan funciones muy diferentes, siempre se han descrito como separados unos de otros. Esta, sin embargo, se contradice con la observación de que KdpFABC, un muy afín, sistema activo de absorción de potasio de las bacterias, no representa una simple bomba, pero está formado por un total de cuatro proteínas diferentes. Uno de estos se deriva de una bomba típica, mientras que otro se asemeja a un canal de potasio.

Inga Hänelt, Profesor asistente de bioquímica en la Universidad Goethe, y su colega Cristina Paulino de la Universidad de Groningen, Los países bajos, por lo tanto, decidió observar más de cerca la proteína de membrana KdpFABC a través del microscopio, o más específicamente, el microscopio crioelectrónico. Se sorprendieron con el resultado:"Todas las hipótesis anteriores estaban equivocadas, "afirma Inga Hänelt." Aunque teníamos todos los datos frente a nosotros, nos tomó un tiempo comprender la ruta que toma el potasio a través del complejo hacia la célula ".

Primero, una proteína en forma de canal se une al potasio y lo transporta a través del primer túnel hasta la bomba. Una vez que ha llegado, el primero, el túnel exterior se cierra, mientras que un segundo, Se abre el túnel que mira hacia adentro. Este túnel también se extiende entre ambas proteínas y finalmente termina en el interior de la célula. "El complejo combina esencialmente las mejores cualidades de ambas familias de proteínas, "explica Charlott Stock, Candidato a doctorado en el grupo de investigación de Inge Hänelt. "La proteína en forma de canal se une al potasio, al principio de forma muy concreta y con gran afinidad, mientras que la bomba permite un transporte activo que puede enriquecer el potasio en la célula en 10, 000 veces ".

Los datos, publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza , impresionó a los científicos con lo diverso que puede ser el transporte a través de membranas. "Hemos aprendido que al investigar varias proteínas de transporte de membrana, no deberíamos confiar en mecanismos aparentemente incontrovertibles, pero hay que estar preparado para las sorpresas "resume Inga Hänelt.