Los canales iónicos activados por nucleótidos cíclicos o canales CNG son canales iónicos que funcionan en respuesta a la unión de nucleótidos cíclicos . Los canales de GNC son canales de cationes no selectivos que se encuentran en las membranas de varios tipos de tejidos y células, y son importantes en la transducción sensorial y en el desarrollo celular. Su función puede ser el resultado de una combinación de la unión de nucleótidos cíclicos (cGMP y cAMP) y un evento de despolarización o hiperpolarización . Descubierto inicialmente en las células que forman la retina.del ojo, se han encontrado canales de GNC en muchos tipos de células diferentes tanto en el reino animal como en el vegetal . Los canales de GNC tienen una estructura muy compleja con varias subunidades y dominios que juegan un papel crítico en su función. Los canales de GNC son importantes en la función de varias vías sensoriales, incluida la visión y el olfato , así como en otras funciones celulares clave como la liberación de hormonas y la quimiotaxis . También se ha descubierto que existen canales de GNC en procariotas , incluidas muchas espiroquetas , aunque se desconoce su función precisa en la fisiología bacteriana .
Descubrimiento
El descubrimiento de los canales de GNC está relacionado con el descubrimiento de mensajeros intracelulares responsables de la mediación de las respuestas en los fotorreceptores retinianos . Antes de su descubrimiento, se pensaba que los nucleótidos cíclicos desempeñaban un papel en la fosforilación . En 1985, se descubrió que el cGMP era capaz de activar directamente la respuesta dependiente de la luz de los canales iónicos de los bastones mediante el estudio de la retina de las ranas adaptada a la luz . [1] También se encontraron canales CNG en cono fotorreceptores, chemo sensible cilios de las neuronas sensoriales olfativas , y la glándula pineal . Después de la identificación de los aminoácidos de las proteínas purificadas, se realizó la clonación y la expresión funcional de los canales de CNG. La clonación molecular permitió el descubrimiento de canales similares en muchos otros tejidos. [2] [3] En 2000, los científicos realizaron estudios usando retina de ratón y clonación molecular para encontrar una nueva subunidad del canal, CNG6. [4]
Función
Los canales de GNC tienen funciones importantes en la transducción de señales en los fotorreceptores retinianos y las neuronas receptoras olfativas . Se activan directamente mediante nucleótidos cíclicos y se necesitan aproximadamente 4 nucleótidos cíclicos para activar cada canal. Los canales de GNC no son selectivos y permiten que muchos iones alcalinos entren o salgan de una célula que expresa canales de GNC en su membrana. Este flujo de iones puede resultar en despolarización o hiperpolarización . Los canales de CNG pueden activarse exclusivamente mediante cAMP o cGMP , o en ocasiones mediante una combinación de ambos cNMP, y algunos canales son más selectivos que otros. Aunque la actividad de estos canales muestra poca dependencia del voltaje, todavía se consideran canales dependientes del voltaje. El calcio , la calmodulina y la fosforilación modulan la apertura de los canales de GNC. [3]
El papel principal de los canales de GNC es la transducción sensorial en varios tejidos. Muchos estudios han mostrado canales de GNC en fotorreceptores de varillas y conos , y también se han encontrado en el cerebro , el corazón , los riñones y las gónadas . [3]
Los homólogos del canal de GNC en Caenorhabditis elegans , Drosophila melanogaster y Limulus polyphemus tienen funciones desconocidas. Los estudios han demostrado que los homólogos en C. elegans podrían tener funciones en la quimiosensación . [3]
El daltonismo y la degeneración de la retina se producen cuando los canales de GNC tienen mutaciones. Las mutaciones específicamente en las subunidades A y B dan como resultado una acromatopsia completa e incompleta . [3]
Estructura
Un canal de GNC consta de cuatro subunidades alrededor de un poro central . Cada subunidad de proteína consta de 6 segmentos transmembrana (S1-S6), un bucle P , una región amino terminal intracelular y una región carboxi terminal . Los segmentos P-loop y S6 alrededor del poro, que desempeñan un papel en la conducción de iones. Hay un dominio de unión de nucleótidos cíclicos (CNBD) y una región de conexión al segmento S6 en el terminal carboxi. Hay una región post-CNDB en el terminal amino . [5]
Subunidades alfa
Las subunidades alfa del canal controlado por nucleótidos cíclicos incluyen
- Canal alfa 1 controlado por nucleótidos cíclicos
- Canal alfa 2 cíclico controlado por nucleótidos
- Canal alfa 3 cíclico controlado por nucleótidos
- Canal alfa 4 controlado por nucleótidos cíclicos
Subunidades beta
Las subunidades beta del canal controlado por nucleótidos cíclicos incluyen:
- Canal beta 1 controlado por nucleótidos cíclicos
- Canal beta 3 controlado por nucleótidos cíclicos
Poro
La estructura del poro es similar a la de otros canales iónicos que contienen bucles P. El lazo P entra en la membrana del poro desde el lado extracelular y sale hacia el lado intracelular . El bucle P entra como una hélice alfa y existe como una hebra desenrollada. Las hélices que cubren la membrana interna recubren el canal. Estos también forman un paquete de 6 hélices que significa la entrada. Para abrir el poro, debe ocurrir un cambio conformacional en el haz interno de 6 hélices. [5]
Dominio de unión de nucleótidos cíclicos
Un dominio de unión a nucleótidos cíclicos es un dominio intracelular ubicado en la región C-terminal y tiene una secuencia similar a otras proteínas de unión a nucleótidos cíclicos. Se cree que el dominio está formado por una hoja plegada en β y dos hélices α . La hoja plisada β está formada por ocho hebras antiparalelas . Las hélices α se denominan hélices B y C. Un ligando se une inicialmente a la hoja plegada en β y, a través de la regulación alostérica, provoca el movimiento de una hélice α hacia la lámina plegada en β. La α-hélice es flexible en canales cerrados. Cuando una α-hélice de una subunidad CNGA1 está muy próxima a otra α-hélice, forman enlaces disulfuro entre subunidades . Esto ocurre principalmente en canales cerrados, inhibiendo el movimiento de la hélice α hacia la hoja plegada β. Cuando un ligando se une a la hoja plegada en β, este nucleótido cíclico unido estabiliza el movimiento de la hélice α hacia la lámina plegada en β en cada subunidad, separando las hélices α entre sí. [5] [6]
Escoria de huella
El enlazador C es una región que conecta el CNBD al segmento S6. La región del enlazador C contribuye al contacto entre las subunidades del canal y promueve la tetramerización, la formación de tetrámeros . Hay muchos residuos que juegan un papel en la modulación de los canales de CNG. Este proceso utiliza metales como níquel , zinc , cobre y magnesio . La región del enlazador C participa en el acoplamiento de la unión del ligando a la apertura del poro. La región enlazadora C forma enlaces disulfuro con regiones N-terminales. Los enlaces disulfuro alteran la función del canal, por lo que lo más probable es que se encuentren cerca de la estructura terciaria . Los enlaces disulfuro disminuyen la energía libre del estado abierto en comparación con el estado cerrado. El residuo de cisteína específico C481 en la región del enlazador C se encuentra a solo unos pocos aminoácidos del dominio de unión . En el estado cerrado, C481 no es reactivo; C481 debe sufrir un cambio conformacional para que sea accesible para la apertura del canal. Se forman enlaces disulfuro entre las subunidades vecinas y C481. Simultáneamente, hay un residuo de cisteína C35 en el N-terminal de la región del enlazador C que puede alcanzar dos residuos C481, lo que genera un enlace disulfuro favorable en comparación con un enlace C481-C481. [5] [6]
Región S6
La formación espontánea de enlaces disulfuro depende del estado, lo que implica que el cambio conformacional en el haz de la hélice está afiliado a la compuerta del canal. Cuando los canales iónicos de GNC están cerrados, los extremos citoplásmicos de las hélices S6 están muy próximos entre sí. Los cationes pequeños pueden moverse a través de una abertura, lo que implica que la puerta está más allá del haz de hélice y que las hélices S6 están en conjunción con cambios conformacionales en el filtro de selectividad. [6]
Región P
La región P forma un bucle, el bucle de poros, que conecta las regiones S5 y S6, que se extienden hasta el eje central del canal. Las propiedades iónicas están determinadas por los residuos en el bucle entre los segmentos transmembrana S5 y S6 . La región P dicta la selectividad iónica del canal iónico controlado por nucleótidos cíclicos, que también determina el diámetro de los poros de los canales CNG. La región P funciona como una puerta de canal, ya que evita la permeación de iones en el estado cerrado. El poro puede verse obstaculizado por pequeños cambios conformacionales en esta región. La región P actúa como un filtro de selectividad iónica que cambia la estructura en la conformación abierta. En el estado abierto, cuatro subunidades idénticas contribuyen con una sola región de bucle P, que forma un filtro de selectividad. [6]
Familia de canales de GNC
En los vertebrados, la familia de genes del canal de GNC consta de seis miembros. Estos genes se dividen según la similitud de secuencia en dos subtipos CNGA y CNGB. [7] Se han clonado genes adicionales que codifican los canales de GNC de Caenorhabditis elegans y Drosophila melanogaster . Una subunidad de un canal de CNG CNGA1 , anteriormente llamada subunidad α de bastón, se expresó en fotorreceptores de bastón y produjo canales funcionales que fueron activados por cGMP cuando se expresaron externamente en ovocitos de Xenopus o en una línea celular embrionaria humana kindney ( HEK293 ). En los seres humanos, los genes CNGA1 mutados dan como resultado una forma autosómica recesiva de retinitis pigmentosa , una forma degenerativa de ceguera. CNGB1 , anteriormente llamado subunidad β de la barra, es una segunda subunidad del canal de la barra. A diferencia de CNGA1, las subunidades de CNGB1 expresadas solas no producen canales de CNG funcionales, pero la coexpresión de las subunidades de CNGA1 y CNGB1 produce canales heteroméricos con modulación, permeación , farmacología y especificidad de nucleótidos cíclicos comparables a los de los canales nativos. [8]
Los canales de CNG forman tetrámeros , y estudios recientes indican que los canales de bastones nativos constan de tres subunidades CNGA1 y una subunidad CNGB1. Las subunidades CNGA3 , anteriormente llamadas subunidades α del cono, forman canales funcionales cuando su expresión se produce de forma exógena. Por otro lado, CNGB3 , anteriormente llamado subunidad β del cono, no lo hace. Las mutaciones en CNGA3 y CNGB3 humanos están involucradas en la acromatopsia completa , que es un trastorno congénito y hereditario autosómico recesivo poco común que se caracteriza por una falla completa en la distinción de colores. [8]
CNGA2 , anteriormente llamado subunidad olfatoria α, CNGA4 , anteriormente llamado subunidad olfatoria β, y CnGB1b participan en la transducción de señales odoríferas en neuronas sensoriales olfativas para las que se desconocen la estequiometría y la disposición de la subunidad . [8]
En los invertebrados , una subunidad del canal de GNC llamada CNG-P1 se ha clonado de D. melanogaster y se expresa en antenas y el sistema visual, una indicación de que los canales de GNC pueden estar relacionados con la transducción de luz en los invertebrados. Una segunda subunidad putativa similar a CNG llamada CNGL, clonada de D. melanogaster , se expresa en el cerebro. Se han clonado dos subunidades del canal de GNC, Tax-2 y Tax-4, en C. elegans y son responsables de la quimiosensación, la termosensación y la excrecencia del axón normal de algunas neuronas sensoriales en C. elegans . [8]
El evento vinculante
El ligando podría colocarse en la parte inferior de la cavidad debido a interacciones con el casete de unión a fosfato (PBC). Esta cavidad se refiere a una región en el CNBD formada por el rodillo β, una hélice β de dos bucles . Los cambios inducidos por la unión del ligando ocurren en las hélices α (αA, αB y αC y la hélice PBC). El rollo β solo sufre pequeños cambios durante la unión. Una vez asentado el ligando, las hélices αB y αC se organizan de modo que formen una tapa sobre la cavidad. Aún no está claro cómo afecta la unión a la hélice αA. [9]
Activación cooperativa y no cooperativa
La fuerte concentración entre los canales de GNC y la concentración de ligando muestra que se necesitan al menos dos o tres nucleótidos cíclicos. Se cree que el segundo ligando es necesario para que el canal pase de cerrado a abierto. Cuando el tercer y cuarto ligandos se unen, el estado abierto del canal se estabiliza. [9] En las bacterias, la apertura de los canales de GNC es el resultado de una unión no cooperativa. [9] Con diferentes concentraciones de ligandos, la unión cooperativa y la unión no cooperativa surgen para adaptarse a estos entornos diferentes. A concentraciones bajas de ligando, es raro que un ligando se una de manera cooperativa, porque la unión cooperativa a concentraciones bajas debilita la unión entre el canal y el ligando, lo que reduce la sensibilidad del canal. [9]
Selectividad de ligando
Midiendo las corrientes activadas en parches de membrana escindidos de adentro hacia afuera tras la superfusión con concentraciones variables de ligando , se ha estudiado la sensibilidad y selectividad del ligando de los canales de GNC expresados tanto endógena como exógenamente . Todos los canales de GNC nativos reaccionan tanto al cAMP como al cGMP , pero se necesitan concentraciones más pequeñas de cGMP que de cAMP para activar y abrir los canales. Los canales de CNG son marcadamente selectivos entre cGMP y cAMP en conos y bastones, mientras que en los OSN, los canales responden igualmente bien a ambos ligandos. Los canales de CNG que se encuentran en las OSN son mucho más sensibles tanto al cGMP como al cAMP que los canales de CNG de los fotorreceptores. Los estudios de las relaciones dosis-respuesta mostraron que la activación del canal depende en gran medida de la concentración de cGMP; varias moléculas de GMPc se unen al canal de manera cooperativa. Dado que cada subunidad contiene un único sitio de unión a cNMP, y los canales homoméricos y heteroméricos muy probablemente forman un complejo tetramérico , un máximo de cuatro moléculas de ligando pueden unirse al canal. La selectividad se puede lograr mediante el control diferencial de la afinidad por la unión del ligando, la eficacia de la activación o una combinación de ambos. La afinidad de unión significa qué tan estrechamente se unen los nucleótidos cíclicos al canal. La eficacia se refiere a la capacidad del ligando para activar y abrir el canal una vez que está unido. Aunque estos procesos son útiles para comprender la selectividad, están inextricablemente acoplados entre sí, por lo que es muy difícil separarlos experimentalmente. [3]
Los canales de GNC no discriminan entre iones Na + y K + , y también permiten el paso de Ca 2+ y Mg 2+ , aunque a un ritmo más lento. El paso de estos iones divalentes inhibe la corriente transportada por Na + y K + . Se ha descubierto que un residuo altamente conservado de ácido glutámico en el filtro de selectividad de los canales de GNC forma un sitio de unión de alta afinidad por el Ca 2+ . Además, un canal de cationes bacteriano no selectivo llamado canal NaK alberga una secuencia de filtro de selectividad similar a la de los canales de CNG. En la estructura cristalina del canal de NaK, se ha identificado un sitio de unión de Ca 2+ discreto en la abertura extracelular del poro. [9]
Inhibición de los canales de GNC
Los estudios han demostrado la inhibición diferencial de los canales de GNC por el diacilglicerol (DAG) en los ovocitos de Xenopus . DAG se puede utilizar como inhibidor de estado cerrado. El uso de DAG para inhibir los canales de los bastones homomultiméricos, o los que contienen dos o más cadenas peptídicas idénticas , fue similar a la inhibición de los canales de los bastones nativos. El uso de DAG para inhibir los canales olfativos homomultiméricos no fue tan eficaz, incluso con una alta concentración de DAG. Se necesita más de una molécula de DAG para inhibir un canal de forma eficaz. Las moléculas de DAG se posicionan para estabilizar el estado cerrado de un canal de GNC, uniéndose al canal o cambiando la interacción entre la bicapa lipídica de la membrana celular y el canal. Los estudios con bastones de quimeras y canales olfatorios sugieren que las diferencias en la inhibición de DAG se deben a diferencias en el asa adjunta del segmento transmembrana . [10]
Importancia fisiológica
Fotorreceptores
En ausencia de luz, el cGMP se une a los canales de GNC en los fotorreceptores. Esta unión hace que los canales se abran, lo que permite que los iones de sodio (Na + ) y calcio (Ca 2+ ) fluyan hacia la célula y provoquen la despolarización del segmento externo del fotorreceptor . Este flujo despolarizante de iones se conoce como corriente oscura . Cuando la retina del ojo detecta luz, ocurre una reacción conocida como cascada de fototransducción. Es una vía de transducción de señales que conduce a la activación de la enzima fosfodiesterasa , que hidroliza cGMP en 5'-GMP, disminuyendo la concentración de cGMP. En ausencia de cGMP, los canales de GNC en los fotorreceptores se cierran impidiendo el flujo de la corriente oscura antes mencionada. Esto a su vez provoca una hiperpolarización del segmento externo del fotorreceptor, impidiendo la propagación de un potencial de acción y la liberación de glutamato . [3] [5] Los estudios han demostrado que la activación excesiva de los canales de GNC dependientes de cGMP en los fotorreceptores puede conducir a su degeneración. Si los canales de GNC de un fotorreceptor se activan continuamente, el flujo de iones de Ca 2+ y Na + en el segmento exterior del fotorreceptor aumentará de modo que se despolarice más allá de la corriente oscura. A través de un circuito de retroalimentación positiva, esto aumentaría la corriente de Ca 2+ en la celda. Una alta concentración de Ca 2+ en la célula fotorreceptora conduciría a su muerte celular programada o apoptosis . [11]
Retinitis pigmentosa
La retinosis pigmentaria (RP) es una enfermedad genética en la que los pacientes sufren degeneración de los fotorreceptores de los bastones y los conos. La pérdida comienza en la visión periférica del paciente y progresa al campo visual central , dejando al paciente ciego a la mediana edad.
Aproximadamente el 1% de los pacientes con RP tienen mutaciones en la subunidad alfa de cGMP . Se han identificado ocho mutaciones: cuatro son mutaciones sin sentido , una es una deleción que incluye la mayor parte de la unidad transcripcional. Las otras tres son mutaciones sin sentido y mutaciones de desplazamiento de marco , que conducen a un acortamiento de la secuencia de aminoácidos en el extremo C. Todavía no se sabe por qué la ausencia de canales catiónicos activados por cGMP provoca la degradación de los fotorreceptores. También se han encontrado mutaciones que causan RP en el gen de la rodopsina y en las subunidades alfa y beta de la fosfodiesterasa de varilla , que codifican cascadas de fototransducción de varillas . La mutación de estas subunidades altera indirectamente la función del canal regulado por cGMP de las varillas, lo que implica que existe un mecanismo común de degradación de los fotorreceptores. [12]
Células de marcapasos
En el sistema nervioso, el corazón y algunos órganos viscerales, las células contienen canales activados por nucleótidos cíclicos que determinan el ritmo del órgano. Estos canales, formalmente llamados canales controlados por nucleótidos cíclicos activados por hiperpolarización (canales HCN ), también se denominan "canales de marcapasos" debido a esta función crítica. Como su nombre lo indica, están abiertos durante las condiciones de hiperpolarización y cerrados durante la despolarización. La importancia de esto en el nódulo sinoauricular (y, como respaldo, en el nódulo auriculoventricular ) es que a medida que el corazón se reinicia, o hiperpolariza, después de cada latido, los canales de HCN se abren, permitiendo que los iones positivos ingresen rápidamente a la célula (el llamado corriente divertida ), desencadenando otro evento de despolarización y posterior contracción cardíaca. Esto le da al corazón su automaticidad. El nucleótido cíclico primario que opera junto con el canal de HCN es cAMP. [13]
Neuronas sensoriales olfativas
Casi todas las respuestas a los olores en las neuronas sensoriales olfativas (OSN) son facilitadas por los canales de CNG. Cuando un odorizante se une a su receptor específico en la membrana de los cilios quimiosensibles , activa una proteína G , que provoca una reacción aguas abajo que activa la enzima adenilil ciclasa (AC). Esta enzima es responsable de un aumento en la concentración de AMPc dentro del OSN. El cAMP se une a los canales de CNG en la membrana OSN, abriéndolos y haciendo que la célula sea altamente permeable al Ca 2+ . Los iones de calcio fluyen hacia la célula provocando una despolarización . Como en todos los demás tipos de células, los canales de GNC en las OSN también permiten que el Na + fluya hacia la célula. Además, el aumento de la concentración de Ca 2+ dentro de la célula activa los canales de cloruro (Cl - ) dependientes de Ca 2+ , lo que hace que los iones de Cl - intracelulares también fluyan fuera de la célula aumentando el evento de despolarización. Esta despolarización estimula un potencial de acción que finalmente señala la recepción del olor. Además de los canales iónicos activados por cAMP, un pequeño subconjunto de OSN también tiene canales de GNC selectivos de cGMP que contienen la subunidad CNGA3. [3]
Espermatozoide
El cAMP y el cGMP median varias respuestas celulares como la exocitosis acrosómica o la fusión del esperma masculino con el óvulo femenino y la quimiotaxis . En la especie de erizo de mar , se estudió Strongylocentrotus purpuratus , speract, un péptido corto . Speract activa una guanilato ciclasa (GC) de tipo receptor y estimula un aumento de las concentraciones intracelulares de GMPc. Speract también aumenta la concentración de calcio . Aunque todavía no se ha establecido una relación causal directa, las observaciones mencionadas anteriormente sugieren que el cGMP activa la conductancia del calcio . Los canales de GNC son los principales candidatos para la vía de entrada de calcio, debido a su alta permeabilidad al calcio. Los canales de GNC aún no se han detectado mediante cribado de homología. En los mamíferos , las subunidades testiculares del canal de GNC que se expresan son A3, B1 y B3. La expresión heteróloga de la subunidad A3 se clonó a partir de testículos y produjo canales que eran sensibles y selectivos a cGMP. Es posible que estos canales estén involucrados en un flujo de calcio estimulado por cGMP hacia el esperma . Sin embargo, no se ha logrado una caracterización más extensa del canal debido a la baja tasa de éxito en la detección de la actividad del canal. Dado que los ratones knockout de la subunidad A3 son fértiles , los canales de GNC podrían estar involucrados en alguna forma de control de la motilidad e incluso en el comportamiento de natación quimiotáctico o en la exocitosis acrosómica. Sin embargo, todavía no se ha identificado un GC de tipo receptor en espermatozoides de mamíferos. Los espermatozoides de ratón expresan otros canales como CatSper1 . La esterilidad masculina se puede lograr al alterar el gen CatSper1; además, la afluencia de calcio inducida por AMPc se suprime en ratones mutantes . Aunque CatSper necesita subunidades adicionales para volverse funcional, no están relacionados con los canales de CNG porque CatSper carece de un sitio de unión a cAMP / cGMP. Es posible que las subunidades CNG y CatSper se ensamblen para formar canales iónicos permeables al calcio y sensibles a nucleótidos cíclicos. [3]
Riñón
Los canales sensibles a GMPc se han analizado en la médula renal , específicamente en las células del conducto colector , que influyen en el equilibrio de electrolitos y líquidos del cuerpo . La actividad del canal de GNC está controlada por la interacción entre la proteína quinasa dependiente de cGMP y la proteína G1 debido a la participación de cGMP en los mecanismos de fosforilación . En las células de un conducto colector medular interno, los canales de GNC exhiben conductancia de unidades de selectividad catiónica, permeabilidad al calcio y una farmacología muy similar a los canales iónicos activados por nucleótidos cíclicos. Un estimulante , factor natriurético atrial (ANF) aumenta la producción de GMPc en los riñones, que aumenta la función del glomérulo por una combinación de relajante y contraer arteriolas . [14] Las diferencias entre el ADNc retiniano y renal se han relacionado con las diferencias funcionales entre los canales de GNC en estos dos tejidos. [3]
Hormona liberadora de gonadotropina
Se han identificado las subunidades A2, A4 y B1 del canal iónico CNG en una línea celular neuronal que secreta la hormona liberadora de gonadotropina (GrH) . Las tres subunidades forman los canales de GNC en los cilios quimiosensibles de las OSN. En calcio extracelular alto, la conductancia unitaria de los canales de GNC en las varillas y las OSN es significativamente menor que las medidas en la línea neuronal. Parece dudoso que los canales de GNC generen una gran unidad de conductancia. [3]
Plantas
Los canales de iones CNG en plantas son similares en secuencia de aminoácidos y estructura a los canales de CNG catiónicos no selectivos en animales, así como a los canales de la familia de agitadores selectivos de K + de dominio transmembrana . Sin embargo, existen diferencias drásticas que se observan exclusivamente en los canales de GNC de las plantas. La secuencia de aminoácidos de la secuencia de poros en los canales de GNC de plantas carece del filtro de selectividad que se encuentra en los canales de GNC de animales y carece de un motivo glicina - tirosina - glicina - aspartato (GYGD) en la secuencia de filtro de selectividad K + . Se observan otras diferencias de secuencia en los canales de GNC de las plantas, particularmente en el dominio de unión de nucleótidos cíclicos (CNBD). En las plantas, se encuentra que el dominio de unión a Calmodulina (CaMBD) se superpone a la α-hélice C en el CNBD de los canales de CNG. En los animales, los CaMBD se encuentran lejos del CNBD. [15] Los canales de GNC desempeñan un papel importante en la inmunidad de las plantas y en la respuesta a patógenos o agentes infecciosos externos. También se les ha implicado en la apoptosis en plantas. También se cree que los canales iónicos de GNC están involucrados en el desarrollo del polen en las plantas, sin embargo, aún no se conoce su papel exacto en este mecanismo. [15]
A diferencia de los canales de GNC de animales, los canales de GNC de plantas no se han analizado extensamente bioquímicamente con respecto a su estructura. [15]
Procariotas
Los canales iónicos de GNC comparten un alto grado de secuencia y similitud estructural con los canales de GNC de mamíferos. [16] Al igual que los canales de GNC de mamíferos, se ha demostrado que la unión de nucleótidos cíclicos a los CNBD regula la actividad del canal y altera el estado conformacional del canal. [16] [17] Debido a que estos canales se identificaron recientemente en especies de espirochaeta y leptospira , [16] su función fisiológica precisa sigue siendo desconocida en estos organismos. En combinación con adenilil ciclasas fotoactivadas , se han utilizado como herramientas optogenéticas para inhibir la generación de potenciales de acción en neuronas. [18]
Investigaciones actuales y futuras
Los investigadores han respondido muchas preguntas importantes sobre las funciones de los canales iónicos de GNC en la visión y el olfato . En otras áreas fisiológicas, el papel de los canales de GNC está menos definido. Con el crecimiento tecnológico, ahora existen más posibilidades de comprender estos mecanismos. [3]
Debido a que el óxido nítrico (NO) participa en la estimulación de la síntesis de cGMP, se están realizando más investigaciones para comprender la interacción fisiológica del NO con los canales de GNC, particularmente en la modificación covalente de los canales de GNC en las OSN. [3]
Los científicos están agregando al mecanismo involucrado en la interacción de los sitios de unión y las interfaces de las subunidades. Esto podría no existir en canales de GNC no cooperativos. También es posible que el sitio de unión y la puerta estén unidos a una sola subunidad. Para desarrollar estas ideas, la resonancia de doble electrón-electrón (CIERVO) y las técnicas de fijación rápida pueden mostrar estos movimientos mecanicistas. [9]
Un estudio de 2007 sugiere que debido a las diversas y complejas propiedades reguladoras, además de la gran cantidad de canales de GNC en las plantas, se debe realizar un estudio multidisciplinario para investigar los canales de GNC de las plantas. [15] Otro estudio realizado en marzo de 2011 reconoce datos recientes de genética inversa que han sido útiles para comprender mejor los canales de GNC en las plantas, y también sugiere que se realicen investigaciones adicionales para identificar los factores ascendentes y descendentes en la transducción de señales mediada por CNGC en plantas. [19]
Los científicos están especulando si el DAG se une directamente al canal de GNC durante la inhibición. Es posible que DAG pueda insertarse en los dominios transmembrana del canal. También es posible que DAG se inserte en la interfaz entre el canal y la bicapa. El mecanismo molecular de la inhibición de DAG aún no se comprende completamente. [10]
Ver también
- Canal de iones
- Canal de HCN
- Canal de calcio dependiente del voltaje
Referencias
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