En el cuerpo humano, el contenido de sal de las células y su entorno está regulado por sofisticados sistemas de transporte. Los canales especiales en la membrana celular permiten que los iones de sal fluyan selectivamente dentro y fuera de las células. Un equipo de investigación dirigido por el profesor Thomas Jentsch en el FMPy MDC ahora ha identificado los componentes moleculares de un canal iónico previamente desconocido.
Las membranas que recubren las células y los orgánulos celulares son normalmente impermeables a las partículas cargadas, como los iones de sal. Pero hay lagunas: las proteínas transmembrana pueden formar canales que pasan iones. En la mayoría de los casos, dichos canales iónicos se abren o cierran al recibir una señal particulartransmitido, por ejemplo, voltaje o una molécula de señalización. Los canales a menudo se especializan para permitir que solo iones específicos, como cloruro, potasio o sodio, pasen.
Un equipo dirigido por el profesor Thomas Jentsch de Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie FMP y el Centro Max Delbrück de Medicina Molecular en la Asociación Helmholtz MDC ha identificado una nueva proteína transmembrana llamada TMEM206 como un nuevo canal de iones cloruro.Se caracteriza por un mecanismo de activación único hasta el momento: cuando el nivel de pH disminuye en el entorno celular, el canal se abre y permite que el cloruro, según el tipo de célula, fluya hacia la célula.un papel en el desarrollo de ataques cardíacos, derrames cerebrales y tumores, para estas enfermedades se acompañan de una acidificación en el tejido afectado.
El punto de partida para la investigación actual fue un canal de iones llamado ASOR canal de anión rectificador externo sensible al ácido. Hace más de diez años, los estudios electrofisiológicos habían detectado y caracterizado las corrientes de cloruro reguladas por el pH en células de varios vertebrados ".la estructura del canal subyacente había permanecido desconocida. En aquel entonces, la tecnología no había sido lo suficientemente avanzada como para realizar una pantalla de todo el genoma para identificarlo. Ahora hemos descubierto el gen que codifica la proteína que forma el canal ASOR ", explica el profesor Thomas Jentsch, jefe del grupo de investigación sobre Fisiología y Patología del Transporte de Iones en el MDC y FMP.
Tomó alrededor de cuatro años completar el estudio. Muchos métodos tuvieron que ser adaptados o desarrollados recientemente. Por ejemplo, el equipo ideó un ensayo especial de detección óptica para la función del canal ASOR que es compatible con los métodos de alto rendimiento.
Para buscar secuencias de ADN relevantes para el canal ASOR, los investigadores realizaron una pantalla de ARNip. Esto implica el uso de pequeños fragmentos de ARN ARN interferente pequeño o ARNsi para apagar sistemáticamente genes uno por uno en células cultivadas y luegoanalizando las consecuencias funcionales.
También emplearon la tecnología CRISPR-Cas9 y las mutaciones que cambiaron las propiedades del canal para confirmar que el gen así identificado estaba de hecho codificando el canal. "Para nosotros, fue extremadamente útil que la Unidad de detección en el FMP, que tiene una instalación especializadaen estos métodos de alto rendimiento, fue nuestro vecino directo ", dice Jentsch." Hay numerosos robots allí que pipetean las muestras, y está equipado con sistemas automatizados de cultivo celular ". La biblioteca de siRNA de la Unidad de Cribado contiene siRNA para los 20,000 genes humanos, cada uno de los cuales debe evaluarse por separado. Para estar seguros, se realizaron tres corridas de modo que al final un total de 60,000 resultados individuales tuvieron que ser analizados bioinformáticamente.
"La identificación de TMEM206 como componente central del canal ASOR es un gran avance. Esto abre la puerta para finalmente descubrir los roles fisiológicos actualmente desconocidos del canal", resume Jentsch. Los iones de cloruro se encuentran entre los electrolitos más importantes y prevalentes enEl cuerpo. Su concentración puede variar sustancialmente entre el espacio extracelular, el citoplasma y varios orgánulos intracelulares. La membrana celular forma una barrera para el cloruro cargado negativamente, pero las proteínas de membrana especiales le permiten atravesar esta barrera. Los iones de cloruro se mueven a lo largo de la concentraciónlos gradientes a través de canales o, al acoplarse a otros iones, pueden ser bombeados activamente a través de la membrana mediante proteínas transportadoras. Los canales de cloruro llevan a cabo funciones biológicas muy diversas. Las proteínas subyacentes también son molecularmente muy diversas. Están reguladas de muchas maneras para regularEl transporte de cloruro de acuerdo con la necesidad de la célula y el organismo.
Existe una fuerte evidencia de que el canal ASOR juega un papel en la muerte celular inducida por el ácido. El canal permite el paso de iones cloruro solo cuando el medio extracelular es muy ácido. Aunque el canal se encuentra en todas las células de mamíferos, esto ocurresolo en unos pocos tipos de células especializadas o en condiciones patológicas como accidente cerebrovascular o ataque cardíaco o dentro de tumores. Sin embargo, el hecho de que ASOR desempeñe un papel dañino en la enfermedad no explica por qué se encuentra en todas las células de mamíferos.
Todavía hay muchas preguntas sin respuesta, dice Jentsch. ¿Cuál es el significado de la fuerte dependencia del pH del canal? ¿Por qué todas las células aparentemente tienen este canal ASOR? ¿Y dónde está exactamente el canal ubicado dentro de las células? ¿Es también¿Presente en orgánulos ácidos, como lisosomas y endosomas? Con el fin de dilucidar aún más la estructura y las funciones fisiológicas de ASOR, el grupo de investigación ha desarrollado anticuerpos contra TMEM206 y están generando ratones en los que se destruye el gen para el canal.en qué célula se expresa la proteína del canal y dónde se encuentra exactamente dentro de las células. En el futuro, también esperan aclarar la función fisiológica mediante el uso de sus modelos de ratón.
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Materiales proporcionado por Forschungsverbund Berlin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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