La mayoría de los canales de iones son muy selectivos con respecto a los iones, que pueden pasar o no 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 la eficienciapaso de ambos tipos de iones ¿Cómo logran esto las proteínas del canal? Un equipo de científicos alrededor del Dr. Han Sun y el grupo de investigación del profesor Adam Lange de la Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie FMP encontraron la respuesta a esta pregunta.Su estudio reveló diferencias estructurales y dinámicas entre canales iónicos selectivos y no selectivos. Los científicos describieron sus hallazgos y conclusiones en la revista Nature Communications. En los canales no selectivos, el filtro de selectividad exhibe dinámicas considerables, que no están presentes 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, uno u otro tipo de ionespuede pasar
Los canales iónicos 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 ingresary dejan las células involucradas. Los iones no pueden penetrar las membranas celulares lipofílicas. En cambio, pasan a través de los 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 estoDiscriminación de iones. Sin embargo, el canal NaK permite el paso de iones de sodio y de 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 HefeiChina.
Los canales iónicos no selectivos son muy importantes en medicina.
Hasta ahora, sigue siendo controvertido por qué los canales 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 difícilexplique por qué este canal es conductor de dos tipos de iones diferentes con una eficiencia similarmente 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 el sistema investigado es un sistema modelo para varios otros canales iónicos no selectivos en el cuerpo humano. Como ella señaló, fisiológica y médicamente relevante en este contexto son los nucleótidos cíclicos y la hiperpolarización-canales activados por nucleótidos cíclicos activados canales de CNG y HCN: "Sabemos que los canales de CNG 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
En su camino para descubrir cómo funciona el canal NaK no selectivo, los científicos utilizaron una combinación de espectroscopía de resonancia magnética nuclear RMN y simulaciones de dinámica molecular asistida por computadora. Los resultados revelaron que el filtro de selectividad del canal NaK cambia dinámicamenteentre dos estructuras. Cada estructura es conductora para uno de los dos tipos de iones. El Dr. Han Sun informa: "Sorprendentemente, las simulaciones por computadora mostraron que los iones de potasio que pasan a través del canal NaK prefieren la estructura de un canal selectivo de potasio, mientras que el mecanismo deel paso de iones de sodio es similar al paso de iones de sodio a través de un canal de iones selectivos 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 reunir más evidencia del papel crucial de la estructura dinámica del filtro de selectividad de NaK, los científicos experimentaron con un canal de NaK mutado mutación de doble punto NaK2K. Este canal de NaK mutado es conductor solo para iones de potasio. El profesor Adam Lange dauna cuenta de los resultados: "Nuestras investigaciones de RMN revelaron claramente que el filtro de selectividad de este canal forma solo una estructura".
Entre otras fuentes de apoyo financiero, los científicos de FMP recibieron fondos de la DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft / German Research Foundation como parte de los fondos para el Grupo de Investigación 2518 'Dinámica funcional de canales iónicos y transportadores'. The Norddeutscher Verbund für Hoch-und Hoechstleistungsrechnen HLRN; Asociación Alemana del Norte para la Supercomputación en Berlín permitió a los científicos de la FMP utilizar su poder de cómputo. Realizar las simulaciones de dinámica molecular hubiera sido imposible sin esta ayuda.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Forschungsverbund Berlin eV FVB . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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