Transición Conformacional

1. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Canal de iones que se Abre al producirse un cambio en la diferencia de potencial a ambos lados de la membrana. Un ejemplo sería el canal SCN1A de Na+ voltaje dependiente que causa el potencial de acción en neuronas humanas. DV = - 30 mV Durante 0.3 ms Este Canal se encuentra Cerrado y en su entorno cercano, al igual que en el conjunto de la membrana existe una diferencia de potencial de -70 mV. Transición Conformacional DV = - 70 mV + + + + + + + + Algún evento en un lugar de la membrana muy cercano al Canal causa un cambio local en la diferencia de potencial hasta un valor en el rango entre -33 mV y -10 mV durante un tiempo de 0.3 ms. Esto Causará un cambio conformacional en el Canal, que pasará a su conformación Abierta. + + + + + - - - - - + + - - - - + + - - + - + - Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

2. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + ¿ Como se llevará a cabo la vuelta del Canal a la conformación Cerrada ? La membrana volverá al potencial de reposo DV = - 70 mV La apertura del Canal causa una entrada masiva de iones Na+ en el citosol causando un aumento del Potencial de membrana. La membrana llega a invertir su polaridad DV > - 10 mV Durante 0.7 ms Transición Conformacional El mantenimiento de un Potencial por encima de -10 mV durante un tiempo de 0.7 ms hace que el canal se cierre. + + + + + + + + + + Una serie de acontecimientos posteriores harán que la membrana vuelva al estado inicial de reposo. + + + - - - - - + + - - - - + + - - + - + - Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

3. Para entender la relación estructura-función en este tipo de Canales tomaremos como ejemplos miembros de la familia SCN como SCN1A y SCN5A El Canal SCN1A está formado por una subunidad alfa glicosilada que es la que tiene funcionalidad como Canal de Na+ , y tiene otras 2 subunidades llamadas beta que tienen una función reguladora. Esta misma estructura corresponde a los atros Canales SCN. La subunidad alfa de SCN5 es una cadena polipeptídica de 2016 aminoácidos ( SCN1A 2009 ). La estructura consiste en 4 Dominios Transmembrana llamados I, II, III y IV. Son de estructura repetitiva, de tal forma que cada uno de ellos está formado por 6 hélices ( H1, H2, H3, H4, H5 y H6 ). Estas hélices también reciben el nombre de S1, S2, S3, S4, S5 y S6 Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

4. La estructura consiste en 4 Dominios Transmembrana llamados I, II, III y IV. Son de estructura repetitiva, de tal forma que cada uno de ellos está formado por 6 hélices ( H1, H2, H3, H4, H5 y H6 ) El cierre del Canal se realiza por obturación del poro en su parte citosólica. La oclusión la realiza el “linker” entre los Dominios III y IV ( círculo amarillo ) de la subunidad alfa, que forma un complejo con el C-Término de la subunidad ( función estabilizadora del cierre ). El “sensor de voltaje” son las hélices H4 ( en rojo, tamibén llamadas S4 ), y consisten en una secuencia de aminoácidos cargados positivamente dispuestos la tercera posición de cada tres aminoácidos, Existe un gran número de enfermedades genéticas relacionadas con alteraciones estructurales – funcionales en los Canales ( Canalopatías ). Así, la “epilepsia generalizada con ataques febriles tipo 1” (GEFS+) es causada por mutaciones en la subunidad beta, y la tipo 2 por mutaciones en la subunidad alfa. Dibujo tomado de : http://www.jbc.org/cgi/content/full/277/11/9233 Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

5. En este esquema podemos ver un canal de potasio sensible a voltaje mostrando sus sensores de voltaje, así como las modificaciones conformacionales que se producen como consecuencia de los cambios de potencial. En este página podemos ver los cambios conformacionales en un modelo tridimensional animado del mismo Canal de K+ Dibujo Tomado de : http://info.med.yale.edu/cmphysiol/sigworth/publications/nv03.pdf Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid