Los científicos de la Facultad de Letras, Artes y Ciencias de la USC Dornsife han descubierto una clase completamente nueva de canales iónicos. Estos canales permiten que los protones iones H + ingresen a las células, son importantes en el oído interno para el equilibrio y están presentes en el gusto.células que responden a sabores ácidos.
Los hallazgos se publicaron el jueves 25 de enero en ciencia .
Los protones controlan si una solución es ácida o básica. Ellos establecen el pH. No es sorprendente que los protones no crucen las membranas celulares; deben ser transportados a través de la membrana a través de proteínas especiales como los canales iónicos.
Aunque se ha identificado un gen que codifica un canal iónico que permite que los protones abandonen las células, se desconoce si un gen o varios genes eran necesarios para formar un canal iónico que permite que los protones entren en las células. Ahora, la investigación sobre el sabor amargo ha identificado la familia otopetrinade genes que codifican canales iónicos conductores de protones.
Esta familia de genes se identificó originalmente como importante para el equilibrio: los ratones con mutaciones en la otopetrina 1 Otop1 se denominan inclinados tlt porque no pueden enderezarse por sí mismos. La función de la proteína codificada y por qué las mutaciones en el gen causan un defecto vestibularPero mientras estudiaba la percepción del gusto, un grupo dirigido por Emily Liman, profesora de ciencias biológicas de la USC Dornsife, descubrió que Otop1 codifica un canal de protones, lo que proporciona pistas sobre cómo la otopetrina1 contribuye a la función y el equilibrio del oído interno.
Debido a que el sabor amargo es la percepción de sustancias ácidas, que tienen una alta concentración de protones, Liman predijo que las células del gusto amargo tienen un canal iónico que responde a los protones o los transporta. De hecho, hace ocho años, su laboratorio utilizó enfoques biofísicos para mostrarque los protones entran en las células gustativas a través de un canal de protones especializado en la membrana celular. Se desconocían el gen que codifica este canal y las propiedades estructurales del canal de protones.
El laboratorio de Liman utilizó una técnica de genética molecular llamada RNAseq para identificar qué genes se expresaban específicamente en las células del gusto ácido y no en otros tipos de células gustativas. El estudiante de posgrado Yu-Hsiang Tu luego probó los genes candidatos uno por uno hasta que encontró uno queprodujo una proteína conductora de protones cuando se introdujo en células que no tenían canales conductores de protones.
Después de que Yu-Hsiang había probado más de tres docenas de candidatos, Liman casi se había rendido. "Cuando Yu-Hsiang me llamó al laboratorio y me mostró los datos de otopetrina, no podía creer que finalmente lo habíamos encontrado".Liman dijo: "Habíamos estado buscando durante tantos años".
Además de Otop1, hay otros dos genes relacionados en los vertebrados Otop2 y Otop3, y esta familia de genes está representada en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster. Las otopetrinas son estructuralmente diferentes de todos los demás canales iónicos, y todas las otopetrinas formancanales de protones, lo que sugiere que estos canales conductores de protones se conservan evolutivamente. Cada una de las otopetrinas tiene una distribución distinta en muchos tejidos, incluidos la lengua, el oído, los ojos, los nervios, los órganos reproductivos y el tracto digestivo.
En el sistema vestibular, Otop1 es necesaria para la formación y función de estructuras llamadas otoconias, que son cristales de carbonato de calcio que detectan la gravedad y la aceleración. Los investigadores especulan que las otopetrinas mantienen el pH apropiado para la formación de otoconias y que el defecto enlos ratones tlt se debe a una desregulación del pH.
En el sistema del gusto, las otopetrinas pueden estar involucradas en la detección de ácidos como parte de la percepción del sabor amargo. Se desconoce la función de estos canales de protones en otros tejidos.
"Nunca en un millón de años esperábamos que la molécula que estábamos buscando en las células gustativas también se encontrara en el sistema vestibular", dijo Liman. "Esto resalta el poder de la investigación básica o fundamental".
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Materiales proporcionados por Universidad del Sur de California . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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