Nuevos resultados de investigación de la Universidad de Aarhus y la Universidad de Nueva York muestran cómo el transporte activo de potasio puede lograrse mediante un complejo de proteínas de membrana que tiene raíces en la bomba de iones y las superfamilias de canales iónicos. Los resultados, que acaban de publicarse Naturaleza , arroja nueva luz sobre lo que define los canales y las bombas.
El potasio está altamente concentrado en todas las células, y es el principal determinante de la presión de turgencia. Demasiado potasio y la célula puede romperse debido a la entrada de agua, muy poco y la célula se marchitará cuando el agua se vaya. Este principio osmótico también se usaen la conservación de alimentos, al salar o secar carnes, frutas y verduras.
Como el potasio es prácticamente impermeable a la membrana celular, han evolucionado los transportadores de potasio que mediarán su absorción. En los organismos unicelulares, los mecanismos para mantener los niveles internos de potasio son altamente sensibles debido a los desafíos que puede presentar un entorno fluctuante. Normalmente, los canales de potasiocreará un flujo interno de potasio impulsado por el gradiente electroquímico. Sin embargo, en entornos con muy poca presencia de potasio, este potencial no puede mantener el flujo interno, y el transporte activo a través de sistemas de bomba de potasio se hace cargo rápidamente para impulsar directamente la absorción de potasio.
El mecanismo y la estructura de estos sistemas de bombeo de potasio no se comprenden bien y, según el análisis de secuencia, parecen tener elementos pertenecientes tanto a los canales de potasio como a las bombas de sodio / potasio más clásicas conocidas de los animales. Esto ha desconcertado a los investigadores durante décadas, ymuchos casi incluso dudaron de la existencia de estos complejos como una unidad funcional.
Esto es, en parte, debido a cómo se enseña el transporte de iones en biología como un concepto de 'canales versus bombas'. Los canales de iones median el transporte rápido y pasivo 'cuesta abajo', mientras que las bombas de iones median el transporte lento y activo 'cuesta arriba' contraun gradiente electroquímico. Ambos procesos se conocen relativamente bien y normalmente se yuxtaponen como entidades completamente diferentes.
Las superfamilias de canales y bombas crean transporte de iones activo juntos
Resultados publicados esta semana en Naturaleza desafíe esta cómoda separación y aborde la pregunta desconcertante de cómo las bombas y los canales podrían funcionar juntos en un complejo. Por primera vez, una colaboración conjunta de investigación entre la Universidad de Aarhus y la Universidad de Nueva York ha visualizado una estructura de transporte de potasio donde los miembros del canal ylas superfamilias de bombas se unen en un gran complejo para crear un transporte activo. Una subunidad 'tipo bomba' crea la entrada de energía similar a un motor, mientras que una subunidad 'tipo canal' ha sido rediseñada para funcionar como unaportador activo que media el transporte de potasio contra un gradiente de 10,000 veces.
"Para mí, la parte más fascinante de todo esto es que es una ruptura con las cajas en las que normalmente nos gusta poner nuestros conceptos biológicos", dice el compañero y profesor asistente de AIAS Bjørn Panyella Pedersen, parte del pequeño equipo que tienepublicó los resultados: "Es otro ejemplo fascinante de que a la naturaleza no le importan nuestros intentos de darle sentido y clasificarlo. Si la evolución puede hacerlo funcionar, sucede".
Los resultados se basan en una sólida base de conocimiento previo del canal y la función de la bomba. El concepto de canales cerrados ha sido conocido y estudiado durante mucho tiempo, y de hecho la mayoría de los canales iónicos tienen una o más puertas como parte esencial de su fisiologíaDe manera similar, el mecanismo molecular detrás de la función de la bomba de iones está bien descrito. Con los nuevos resultados, podemos ver de repente cómo las puertas de una subunidad tipo canal se pueden vincular a una subunidad tipo bomba que puede controlar secuencialmente su apertura y cierre.Esto crea un fuerte acoplamiento entre la apertura / cierre de la puerta, el reconocimiento / unión del sustrato y el gasto de energía. Estas son todas las características del transporte activo conocidas de otros sistemas de bombeo, pero aquí solo funcionan si todos los elementos del complejo están juntos.
"Esta ha sido una de las estructuras más difíciles, pero también más gratificantes en las que he tenido el placer de trabajar. Han surgido muchas ideas nuevas de esto, y la interpretación de los resultados fue un desafío ya que realmente necesitábamos pensarfuera de la caja ", dice Bjørn con una sonrisa, antes de continuar," David [Prof. David Stokes] fue la clave de esto, ya que ha trabajado en el complejo durante muchos años y tiene un amplio conocimiento de las complejidades del sistema.Este fue un verdadero esfuerzo de equipo, y continuaremos nuestra colaboración para ampliar nuestro conocimiento de lo que hace que este complejo avance, sobre la base de las ideas que tenemos ahora ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Aarhus . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :