El canal iónico TRPV4 funciona como un sensor térmico cuando interactúa con los lípidos de la membrana celular
El canal iónico TRPV4 funciona como un sensor térmico cuando interactúa con los lípidos de la membrana celular
El cuerpo humano es capaz de detectar cambios rápidos en la temperatura dentro de un amplio rango, permitiéndonos distinguir desde el frío de la nieve hasta el calor del sol en la playa.
Los canales iónicos TRP forman parte del grupo de proteínas que confieren termosensación. Uno de estos canales, el TRPV4, se activa a temperaturas fisiológicas (27-40ºC), pero hasta ahora se desconocía si el canal era un sensor térmico directo o si era un efector secundario a un sensor aún desconocido.
El Laboratorio de Fisiología Molecular y Canalopatías, del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud de la Universidad Pompeu Fabra, ha liderado un trabajo de investigación que ha encontrado el mecanismo a través del cual el TRPV4 se activa por un cambio de temperatura corporal, demostrando que, en efecto, el canal puede ser considerado un verdadero sensor térmico.
El estudio, realizado por los investigadores de la UPF Anna Garcia-Elias , Sanela Mrkonjic, Carlos Pardo, Cristina Plata, Fanny Rubio-Moscardo, Rubén Vicente y Miguel A. Valverde, se publicó el 20 de mayo en la edición en línea de la prestigiosa revista norteamericana Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). El trabajo ha contado con la colaboración de investigadores de la Universidad de Harvard (EUA).
El TRPV4 es un canal catiónico no selectivo que responde a estímulos osmóticos, mecánicos y térmicos. Esto lo convierte en una proteína clave para el control de diversas funciones fisiológicas, entre las que destacan la regulación del volumen sistémico y celular, la vasodilatación, la nocicepción -percepción del dolor-, el control de la vejiga, la regulación del batido ciliar y el control del desarrollo del sistema esquelético. La activación del TRPV4 por estímulos osmóticos y mecánicos depende de la generación de mensajeros de señalización intracelular, pero el mecanismo subyacente a la activación por temperatura se desconocía hasta ahora.
Los investigadores han combinado diferentes técnicas para evaluar la actividad del canal TRPV4 en respuesta a cambios de temperatura y a estímulos osmóticos: técnicas electrofisiológicas y de detección de calcio intracelular, técnicas que permiten la depleción del lípido fosfatidilinositol-4,5-bisfosfato (PIP 2) de la membrana plasmática, mutagénesis dirigida sobre la proteína o la evaluación de las interacciones intramoleculares entre subunidades del canal marcadas con proteínas fluorescentes usando la técnica de FRET.
El estudio concluye que la activación del TRPV4 por hipotonicidad y calor requiere la interacción del PIP 2 con una zona de residuos cargados positivamente en la cola N-terminal del canal. En condiciones en que disminuye el PIP 2, por ejemplo, por activación de receptores acoplados a proteína G, el canal no se activa.
Por otra parte, el presente estudio da la primera evidencia estructural de que la interacción del canal con PIP2 acerca las colas de la proteína hacia la membrana plasmática, reordenando las regiones citosólicas. Esto facilita la apertura del poro del canal y el paso de iones a través de este en respuesta a calor e hipotonicidad.
Trabajo de referencia: 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.