El canal iònic TRPV4 funciona com un sensor tèrmic quan interactua amb els lípids de la membrana cel·lular
El canal iònic TRPV4 funciona com un sensor tèrmic quan interactua amb els lípids de la membrana cel·lular
El cos humà és capaç de detectar canvis ràpids en la temperatura dins d'un rang força ampli, permetent-nos distingir des de la fredor de la neu fins a l'escalfor del sol a la platja.
Els canals iònics TRP formen part del complex molecular que confereix aquesta termosensació. Un d'aquests canals, el TRPV4, s'activa a temperatures dins del rang fisiològic (27-40ºC), però fins al moment es desconeixia si el canal realment era el sensor tèrmic o si era un efector secundari a un fins ara desconegut sensor corporal.
El Laboratori de Fisiologia Molecular i Canalopaties, del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut de la Universitat Pompeu Fabra, ha liderat un treball d'investigació que ha trobat el mecanisme a través del qual el TRPV4 s'activa per un canvi de temperatura corporal, demostrant que, en efecte, el canal es pot considerar un veritable sensor tèrmic.
L'estudi, realitzat pels investigadors de la UPF Anna Garcia-Elias, Sanela Mrkonjic, Carlos Pardo, Cristina Plata, Fanny Rubio-Moscardo, Rubén Vicente i Miguel A. Valverde, es va publicar el 20 de maig passat a l'edició en línia de la prestigiosa revista nord-americana Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). En aquest treball també hi han participat investigadors de la Universitat de Harvard (EUA).
El TRPV4 és un canal catiònic no selectiu que respon a estímuls osmòtics, mecànics i tèrmics, convertint-se en una proteïna clau pel control de diferents funcions fisiològiques, entre les que destaquen la regulació del volum sistèmic i cel·lular, la vasodilatació, la nocicepció -percepció del dolor-, el control de la bufeta, la regulació del batec ciliar o el control del desenvolupament del sistema esquelètic. Mentre que l'activació del canal pels estímuls osmòtics i mecànics depèn de la generació de missatgers de senyalització intracel·lulars, el mecanisme d'activació per temperatura era fins ara desconegut.
El investigadors han combinat diferents tècniques per avaluar l'activitat del canal TRPV4 en resposta a canvis de temperatura i estímuls osmòtics: tècniques d'electrofisiologia i detecció de calci intracel·lular, tècniques de depleció del lípid fosfatidilinositol-4,5-bifosfat (PIP 2) de la membrana, mutagènesis dirigides sobre la proteïna o l'avaluació de les interaccions intramoleculars entre les subunitats marcades amb proteïnes fluorescents del canal mitjançant la tècnica de FRET.
L'estudi conclou que el TRPV4 requereix de la interacció del PIP 2 amb una zona de càrregues positives de la cua N-terminal del canal per tal que es pugui activar per hipotonicitat i calor. En condicions on disminueix el PIP 2, per exemple amb l'activació de receptors acoblats a proteïnes G, el canal no s'activa.
A banda, aquest treball dóna també la primera evidencia estructural que suggereix que la interacció del canal amb el PIP 2 acosta les cues cap a la membrana plasmàtica, generant un reordenament de les regions citosòliques que facilita l'obertura del porus del canal i el flux de ions a través seu mediant d'aquesta manera les respostes a canvis de temperatura i d'hipotonicitat.
Treball de referència: Phosphatidylinositol-4,5-biphosphate-dependent rearrangement of TRPV4 cytosolic tails enables channel activation by physiological stimuli. Anna Garcia-Elias, Sanela Mrkonjić, Carlos Pardo-Pastor, Hitoshi Inada, Ute A. Hellmich, Fanny Rubio-Moscardó, Cristina Plata, Rachelle Gaudet, Rubén Vicente and Miguel A. Valverde. PNAS. doi: 10.1073/pnas.1220231110. 20/5/2013.