Una región de las proteínas que en la membrana de las células funciona
como compuerta que abre o cierra el paso de iones %u2013partículas con carga
eléctrica%u2014 y participa en la generación de dolor, inflamación, calor y picor,
fué localizada y descrita por primera vez para los canales TRP (siglas en
inglés de Potencial Transitorio del Receptor) por un grupo de investigadores de
la UNAM.
Esta %u201Ccompuerta de activación%u201D forma parte de la estructura de los
canales TRP que son proteínas modulares y en los cuales, igual que en todas las
proteínas, ciertas regiones estructurales se relacionan con su función dentro
de las membranas celulares.
Como una cámara fotográfica que abre y cierra su diafragma para
permitir o detener el paso de la luz, la compuerta de activación regula el paso
de iones que le dan a la célula la capacidad de responder ante un estímulo.
Los canales TRP son fundamentales para producir sensaciones
respondiendo a diversos estímulos ambientales, y se encuentran en organismos
unicelulares, invertebrados y vertebrados que incluyen a los humanos.
La ubicación y descripción del funcionamiento de la compuerta del canal
iónico TRPV1 es un trabajo pionero a nivel mundial, realizado en la UNAM, que
se publicó y destacó en julio pasado como %u201Cartículo del mes%u201D en
El estudio estuvo encabezado por Tamara Rosenbaum Emir, del Instituto
de Fisiología Celular (IFC), y contó con la colaboración de
Facultad de Medicina (FM); y
(IQ). En el equipo también participaron la técnica académica Itzel Llorente y
los estudiantes
Salazar
Imilla Arias-Olguín, todos de la UNAM.
El origen de las sensaciones
Los canales iónicos son proteínas que controlan el paso de iones a
través de las membranas celulares, de las que regulan sus propiedades
eléctricas y bioquímicas.
Los investigadores de la UNAM trabajaron con canales iónicos TRP, una
familia de unos 30 canales de la que eligieron al canal TPRV1, el primero de
seis del grupo de los receptores de compuestos de tipo vaniloide.
%u201CLa belleza de los TRP es que son la entidad molecular relacionada con
cómo sentimos el medio ambiente. Varios son canales sensoriales y responden a
cambios en la temperatura, mecánicos u osmóticos, entre otros%u201D, explicó
Rosenbaum.
El canal TRPV1 responde a temperaturas altas nocivas, al pH ácido (la
acidez del ambiente), a la capsaicina y a la alicina, que son los compuestos
activos del chile y el ajo. Cada región del canal TRPV1 está encargada de que
el canal funcione ante esos estímulos.
%u201CNuestro hallazgo fue localizar la región en donde está la compuerta de
activación dentro de la proteína y describir su funcionamiento. De todos los
canales TRP, es el primero en el qué se sabe dónde está y cómo funciona%u201D,
resumió. De hecho, son pocos los canales
iónicos para los cuales se ha descrito la compuerta de activación.
Tras dedicar cuatro años de investigación a este trabajo, Rosenbaum y
sus colaboradores lograron describir el mecanismo por el cual el canal TRPV1 se
abre y responde, al menos, a dos estímulos: la capsaicina y la temperatura
mayor a 42 grados Celsius.
Para su estudio, los investigadores hicieron varios canales TRPV1
mutantes, a partir de ADN de rata que fue clonado por otro grupo de
científicos.
%u201CCon técnicas de biología molecular usamos ese ADN para hacer varias
mutaciones. Usamos técnicas bioquímicas que incluyen la modificación de
cisteínas, y técnicas electrofisiológicas para registrar la actividad del canal
y poder determinar dónde estaba esta compuerta de activación%u201D, describió.
Este canal TRPV1 interesa a los científicos porque está ligado a
procesos de dolor y e inflamación. %u201CTiene que ver con cardiopatías, con
procesos de inflamación gastroentéricos, con los dolores reumatoides, etc., es
muy interesante y eventualmente un blanco de una posible terapia para el dolor%u201D,
destacó Rosenbaum.
Midiendo electricidad celular
El doctor
participó con
Rosenbaum
generada por el canal TRPV1.
%u201CPara modular la bioelectricidad, los canales dejan pasar iones que
tienen carga eléctrica y ésta modifica
caso de los TRPV1 dejan pasar iones cargados positivamente, que cambian el
potencial de la célula%u201D, explicó.
Si es una neurona, al cambiar el potencial y hacerse más positivo por
la apertura de los canales, se alcanza el umbral de la célula y ésta produce
una señal eléctrica con la que las células se comunican entre sí.
%u201CEstos canales llevan a las células a su umbral, hacen que disparen y
comuniquen que están activadas%u201D, resumió.
Para medir la entrada de iones, los universitarios utilizaron una
técnica muy sensible y rápida llamada %u201CFijación de voltaje en microáreas de
membrana%u201D, que consiste en evitar, con un circuito especial, el cambio de
voltaje que ocurre dentro de la membrana celular cuando pasan los iones, para
que permanezca constante.
%u201CPodemos medir el flujo de iones en un solo canal, pero estadísticamente
necesitábamos más datos, así que medimos la actividad bioeléctrica de varios
miles de canales al mismo tiempo%u201D, señaló.
Islas aclaró que su estudio es básico y está lejos de la medición de
estos canales dentro de un organismo completo.
%u201CEstudiamos pedacitos pequeños de la membrana celular en donde hay
muchos de estos canales, nos interesa estudiar la proteína aislada. En función
de esas mediciones funcionales se hacen inferencias sobre qué pasaría en el
organismo completo%u201D, aclaró.
Canales iónicos en 3D
Tras la etapa experimental, el doctor
colaboró en la visualización del canal iónico a nivel molecular.
%u201CA partir de la composición de aminoácidos del canal TRPV1 y
apoyándonos en los datos del laboratorio de
como en estructuras ya descritas, construimos un modelo tridimensional de la
proteína en estudio%u201D, comentó.
Al definir la estructura tridimensional de ciertas moléculas
biológicas, como proteínas, ácidos nucleicos y carbohidratos, es posible crear
una guía para explorar las interacciones biológicas y químicas de las
moléculas, detalló Soriano, quien construyó un modelo que permite visualizar
una imagen concreta del canal iónico TRPV1.
%u201CEsos listones o estructuras con flechitas que logramos en un modelo en
3D permiten ver las interacciones de las proteínas e inferir la actividad de
los aminoácidos, que son los componentes de las proteínas%u201D, explicó.
El doctor Soriano dijo que determinar la posición exacta de cada uno de
los átomos en una proteína proporciona información relevante para entender su
función biológica.
%u201CLos estudios en la disciplina de la biología estructural nos conducen
a descubrir, conocer y entender cómo los sistemas biológicos están constituidos
y cómo se nutren, sobreviven y crecen, así como de qué forma son dañados y
mueren%u201D, finalizó.
