Un hogar equilibrado de potasio es crítico para la supervivencia de las personas y 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 entrada rápida pero pasiva de iones de potasio. Esto se detiene tan pronto como se alcanza un equilibrio electroquímico entre la célula y su entorno. Para alcanzar concentraciones intracelulares más allá de esto, el potasio se transporta alcélula activamente a través de bombas de potasio, con energía que se consume en forma de ATP.
Dado que ambas familias de proteínas, canales y bombas, llevan a cabo funciones muy diferentes, siempre se han descrito como separadas entre sí. Sin embargo, esto se contradice con la observación de que KdpFABC, un sistema de absorción de potasio activo altamente afínde bacterias, no representa una bomba simple, sino que se compone de un total de cuatro proteínas diferentes. Una de ellas se deriva de una bomba típica, mientras que otra se asemeja a un canal de potasio.
Inga Hänelt, profesora asistente de bioquímica en la Universidad de Goethe, y su colega Cristina Paulino de la Universidad de Groningen, Países Bajos, decidieron analizar más de cerca la proteína de membrana KdpFABC a través del microscopio o, más específicamente, el criomicroscopio electrónico. 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 vía que el potasio lleva a través del complejo haciala célula."
Primero, una proteína similar a un canal une el potasio y lo transporta a través del primer túnel hacia la bomba. Una vez que ha llegado, el primer túnel hacia afuera se cierra, mientras que un segundo túnel hacia adentro se abre. Este túnel tambiénse 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 tipo canal se une al potasio, enprimero muy específicamente y con alta afinidad, mientras que la bomba permite un transporte activo que puede enriquecer el potasio en la célula por 10,000 veces ".
Los datos, publicados recientemente en Comunicaciones de la naturaleza , impresionó a los científicos con lo diverso que puede ser el transporte a través de las membranas. "Hemos aprendido que al investigar varias proteínas de transporte de membrana, no debemos confiar en mecanismos aparentemente incontrovertibles, sino que debemos estar preparados para las sorpresas", resume Inga Hänelt.
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Materiales proporcionado por Universidad Goethe de Frankfurt . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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