Nuevos hallazgos sobre la sensibilidad al voltaje de las membranas celulares
El potencial eléctrico presente en las membranas celulares se detecta a través de unas proteínas especializadas conocidas como canales iónicos activados por voltaje. Se trata de un tipo de canales transmembrana cuya función es el transporte de iones a través de la membrana. En concreto, la zona en la que el campo eléctrico se modifica con mayor intensidad es la región transmembrana de estas proteínas. Una vez detectado el cambio de potencial, el canal se abre y se cierra para dejar pasar el ion. Las simulaciones por ordenador han permitido conocer mejor los procesos moleculares que intervienen en los módulos sensibles al voltaje de los canales iónicos activados por voltaje. El objetivo del proyecto VOLTSENS (Probing the sequence determinants of ion channel voltage sensing via computation: Towards the design of custom-tailored voltage-sensing modules), financiado con fondos europeos, fue conocer mejor el mecanismo de activación de los módulos sensibles al voltaje. Se trató de identificar los marcadores conservados y, por consiguiente, determinar la función de estos módulos. En primer lugar, se calculó la energía libre en las transiciones de estado del canal de potasio mediante modelado a escala atómica. El estudio del mecanismo de activación de los dominios sensibles al voltaje presentes en los canales de potasio permitió relacionar las imágenes microscópicas y macroscópicas de la dinámica de estos canales y confirmó el papel esencial (siempre sospechado) de las barreras limitantes de la velocidad que controlan la activación de los canales. Los datos obtenidos en las simulaciones de la dinámica molecular contribuyeron a describir el papel de los residuos en el mecanismo de activación de los dominios sensibles al voltaje. Los resultados del proyecto ofrecieron información sobre el papel de las mutaciones de residuo implicadas en las enfermedades cardiovasculares. Los módulos sensibles al voltaje podrían considerarse máquinas moleculares que transducen señales eléctricas en las células a través de un mecanismo de activación muy conservado. Según este planteamiento, se generó una alineación de varias secuencias sensibles al voltaje y se buscaron patrones y perfiles regulares que reflejaran la forma en que los principios desarrollados en la evolución controlan la actividad de los sensores de voltaje. Los modelos estaban en consonancia con los resultados experimentales y permitieron formular hipótesis analizables sobre las propiedades estructurales y funcionales de los dominios sensibles al voltaje. El análisis comparativo de grandes grupos de secuencias de canales de potasio y sodio reveló características específicas propias de estos canales y permitió diseñar un modelo de activación de canal. Los resultados del proyecto se publicaron en revistas científicas con comité de lectura.
Palabras clave
Membranas celulares, sensible al voltaje, canales iónicos activados por voltaje, VOLTSENS, canales de potasio
