Divulgación Científica IBMC

Todos los tipos celulares (neuronas, células musculares o células pancreáticas responsables de la secreción de insulina) poseen proteínas en sus membranas que se encargan de regular diversos procesos en función tanto del tipo celular como de su localización o el momento de la vida en que se encuentre el organismo. Lourdes Renart trabaja en el grupo de investigación del Prof. José Manuel González Ros, profundizando en la estructura y función del canal de potasio KcsA, una de estas proteínas de membrana, para comprender mejor cómo responden las células de nuestro cuerpo. Nos lo cuenta ella misma en la charla que impartió para el ciclo de conferencias “En las Fronteras del Conocimiento” y en el resumen que presentamos a continuación.  

Iones y fosfolípidos como efectores en la estructura y estabilidad del canal de potasio KcsA

Los canales de potasio son proteínas de membrana ampliamente distribuidas en toda clase de organismos vivos y juegan un papel crítico en una variedad de procesos fisiológicos, tales como la regulación del ritmo cardiaco, la contracción muscular, la liberación de neurotransmisores, la excitabilidad neuronal, la secreción de insulina, el transporte epitelial de electrolitos, la regulación del volumen y la proliferación celular, etc.; y fisiopatológicos: enfermedades cardiacas y arritmias, epilepsia, diabetes, hipertensión, neurodegeneración, entre otros. Como investigadores dedicados a aspectos básicos de la ciencia, nuestro grupo de trabajo, dirigido por el Prof. José Manuel González Ros, cree en la idea de que el descubrimiento de nuevos aspectos de la estructura y función de los canales de K+ no sólo aumentará nuestros conocimientos sobre la biología de estas importantes proteínas de membrana, sino que además facilitará su utilización con fines terapéuticos.

Nuestro objeto de estudio, el canal de potasio KcsA, proveniente de la bacteria Streptomyces lividans, fue el primero de su clase en ser cristalizado y cuya estructura de alta resolución fue determinada mediante difracción de rayos X por el grupo del Prof. Roderick MacKinnon en 1998. Este hito, entre otros, le valió a MacKinnon el premio Nobel de Química del año 2003. Nuestro grupo lleva casi 10 años de intenso trabajo con esta proteína de membrana, abarcando estudios de plegamiento, función y estructura, de los cuales han surgido varios artículos en revistas de prestigio internacional (Barrera y col., 2005 y 2008; Encinar y col., 2005; Giudici y col., 2013; Molina y col., 2004, 2006 y 2008; Renart y col., 2006, 2010 y 2012; Triano y col., 2012). Una de nuestras líneas de investigación intenta dilucidar las bases moleculares de la selectividad por K+, el bloqueo por Na+, la inactivación rápida y la modulación por lípidos del denominado filtro de selectividad, que es la región de la proteína encargada de que los canales puedan ejercer su función: permitir el paso de iones K+ a favor del gradiente electroquímico a una elevada velocidad (~ 107-108 iones/segundo) y de manera altamente selectiva, hecho que en principio parece contradictorio.

Mediante ensayos de estabilidad térmica y espectroscopía de fluorescencia en estado estacionario nuestro grupo ha postulado una hipótesis (“Ion Binding Affinity”) para intentar explicar la conductividad y la selectividad de los canales de K+. En esta hipótesis se establece un equilibrio entre conformaciones no conductoras y conductoras de diferente afinidad por cationes conductores como el K+, las cuales podrían llegar a ser moduladas, por ejemplo, por la interacción entre la proteína y los lípidos de la membrana celular.