Varios organismos poseen "canales iónicos" puertas de enlace que permiten selectivamente que partículas cargadas llamadas iones entren en las células y son parte integral de la función celular llamados "canalrodopsinas", que se pueden activar y desactivar con la ayuda de la luz. Diferentes canalrodopsinas respondena diferentes longitudes de onda en el espectro de luz. Estos canales pueden expresarse en organismos extraños animales incluso en humanos mediante la ingeniería genética, que a su vez encuentra aplicaciones en la optogenética, o la aplicación de la luz para modular las funciones celulares y génicas. Hasta ahora, la longitud de onda más corta a la que responde una canalrodopsina fue azul.
Sin embargo, recientemente, un grupo de científicos del Instituto de Tecnología de Nagoya, Japón, y la Universidad Jawaharlal Nehru, India, han identificado una canalrodopsina que responde a una longitud de onda de luz azul índigo aún más corta. En su estudio publicado en Nature's Biología de las comunicaciones , el grupo de investigadores, dirigido por el profesor Hideki Kandori y el profesor asociado Satoshi P. Tsunoda, identificaron una nueva canalrodopsina, a la que llamaron KnChR, de una especie de alga terrestre llamada Klebsormidium nitens. "Elegimos esta alga porque esse sabe que responde a la luz, pero su dominio de fotorreceptores no se ha establecido ", informa el profesor Kandori. A diferencia de otras canalrodopsinas descubiertas, se descubrió que KnChR responde a la luz azul índigo.
Se sabe que KnChR está formado por una región que atraviesa la membrana de siete células, que forma el poro que permite la entrada y salida de diferentes iones. A esta región le sigue un resto de proteína que incluye un dominio de unión de peptidoglicano.Investigar las propiedades de KnChR, los investigadores realizaron extensos experimentos genéticos y electrofisiológicos.
Lo que fue quizás el resultado más emocionante fue que pudieron identificar el papel del "dominio citoplasmático". Todas las canalrodopsinas conocidas tienen un gran "dominio citoplásmico" o región que se encuentra en el área interna de la célula. Como dijo el Prof.Kandori explica: "Todas las canalrodopsinas conocidas actualmente comprenden un gran dominio citoplasmático, cuya función es difícil de alcanzar. Descubrimos que el dominio citoplasmático de KnChR modula las propiedades del canal iónico".
En consecuencia, los resultados de los experimentos mostraron que el cambio de la longitud del dominio citoplasmático provocó los cambios en el cierre del canal iónico. En particular, el acortamiento del dominio resultó en un aumento del 'tiempo abierto' del canal en más de diez veces. Además, los investigadores también identificaron dos residuos de aminoácidos de arginina, a saber, R287 y R291, en la misma región, que desempeñaban un papel importante en las propiedades de las corrientes de luz generadas. Encontraron que KnChR exhibía una sensibilidad máxima a 430 nm y 460 nm, lo que la convierte enel canalrodopsina 'más azul'.
En general, los investigadores tienen fe en que la KnChR es útil en sistemas biológicos que requieren parámetros de excitación específicos. Cuando se le preguntó acerca de las implicaciones de estos hallazgos, el profesor Tsunoda, quien es el autor correspondiente del estudio, sugiere que "la KnChR expandiría la optogenéticakit de herramientas, especialmente para aplicaciones de luz dual cuando se requiere excitación de longitud de onda corta ". Lo que esto significa es que la propiedad de KnChR operada por luz se puede aplicar en la manipulación dirigida de las funciones biológicas de un organismo, en un entorno de investigación. Algunos ejemplos seríanincluyen la manipulación de las actividades neuronales y de los miocitos.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Nagoya . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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