Los canales de aniones dependientes del voltaje , o porinas mitocondriales , son una clase de canal de iones de porina ubicado en la membrana mitocondrial externa . [1] [2] Existe un debate sobre si este canal se expresa o no en la membrana de la superficie celular. [3] [4] [5]
Esta proteína principal de la membrana mitocondrial externa de los eucariotas forma un canal selectivo de aniones dependiente de voltaje (VDAC) que se comporta como un poro de difusión general para pequeñas moléculas hidrófilas . [6] [7] [8] [9] El canal adopta una conformación abierta a potencial de membrana bajo o cero y una conformación cerrada a potenciales por encima de 30-40 mV. VDAC facilita el intercambio de iones y moléculas entre las mitocondrias y el citosol y está regulado por las interacciones con otras proteínas y moléculas pequeñas. [10]
Esta proteína contiene aproximadamente 280 aminoácidos y forma un barril beta que atraviesa la membrana externa mitocondrial. [11] [12]
Desde su descubrimiento en 1976, se ha llevado a cabo un análisis exhaustivo de la función y la estructura de las proteínas VDAC. Surgió una característica destacada del poro: cuando se reconstituye en bicapas lipídicas planas , hay un cambio dependiente del voltaje entre un estado de alta conductancia selectiva de aniones con alto flujo de metabolitos y un estado de baja conductancia selectiva de cationes con paso limitado de metabolitos.
Más de 30 años después de su descubrimiento inicial, en 2008, se completaron tres proyectos estructurales independientes de VDAC-1. El primero se resolvió mediante espectroscopia de RMN multidimensional . El segundo aplicó un enfoque híbrido utilizando datos cristalográficos. El tercero fue para cristales de VDAC-1 de ratón determinados por cristalografía de rayos Xtécnicas. Los tres proyectos de las estructuras 3D de VDAC-1 revelaron muchas características estructurales. Primero, VDAC-1 representa una nueva clase estructural de proteínas de barril β de la membrana externa con un número impar de hebras. Otro aspecto es que la cadena lateral cargada negativamente del residuo E73 está orientada hacia el entorno de la membrana hidrófoba. La estructura 3D de 19 hebras obtenida en diferentes fuentes experimentales por tres laboratorios diferentes se ajusta a los datos de EM y AFM de fuentes de membranas nativas y representa un estado biológicamente relevante de VDAC-1. [10]
A potenciales de membrana que exceden los 30 mV (positivos o negativos), VDAC asume un estado cerrado y pasa a su estado abierto una vez que el voltaje cae por debajo de este umbral. Aunque ambos estados permiten el paso de sales simples, el VDAC es mucho más estricto con los aniones orgánicos, una categoría en la que se encuentran la mayoría de los metabolitos . [13] El mecanismo preciso para acoplar los cambios de voltaje a los cambios conformacionales dentro de la proteína aún no se ha elaborado, pero los estudios de Thomas et al. sugieren que cuando la proteína pasa a la forma cerrada, los cambios de voltaje conducen a la eliminación de una gran parte de la proteína del canal y disminuyen el radio de poro efectivo. [14] Varias lisinaLos residuos, así como Glu-152, se han implicado como residuos sensores especialmente importantes dentro de la proteína. [15]