Utilizando una tecnología de imagen de vanguardia en la que las moléculas están congeladas, los científicos en el laboratorio de Roderick MacKinnon en la Universidad Rockefeller han reconstruido con un detalle sin precedentes la arquitectura tridimensional de tres canales que proporcionan un camino para tipos específicos de ionesviajar a través de la membrana protectora de una célula. Debido a que tales iones son fundamentales para la mensajería bioquímica que permite que las células se comuniquen entre sí, los hallazgos tienen implicaciones para comprender cómo se contraen los músculos, cómo el corazón mantiene su ritmo y muchos otros procesos fisiológicos.
En todos los casos, los investigadores utilizaron equipos en el Centro de recursos de microscopía de crioelectrones Lipper Evelyn Gruss para capturar y compilar imágenes de las moléculas mientras estaban congeladas en una fina capa de hielo. Con estos datos, determinaron las estructuras de los canales entres dimensiones, hasta el nivel de átomos individuales.
"La biología estructural ha experimentado una verdadera revolución gracias a los dispositivos capaces de detectar directamente los electrones utilizados para visualizar una muestra", dice el autor principal Roderick MacKinnon, John D. Rockefeller Jr. Profesor y jefe del Laboratorio de Neurobiología Molecular y Biofísica."Con esta tecnología, es posible determinar estructuras de alta resolución basadas en imágenes de moléculas de proteínas individuales, orientadas al azar". Tener las estructuras en la mano hace posible que los investigadores investiguen preguntas de larga data sobre cómo funcionan estas moléculas, produciendo nuevosideas sobre su biología y potencialmente ayudar al desarrollo de tratamientos para una serie de trastornos.
El canal de iones de cloruro: un cambio sutil, otra forma de trabajar
El canal de cloruro, conocido como CLC, se abre para permitir el paso pasivo de iones. Sin embargo, tiene un pariente cercano que mueve el cloruro de otra manera: intercambiándolo por protones. En sus datos estructurales, Eunyong Park, un postdoc en el laboratorio MacKinnony Ernest B. Campbell, un especialista en investigación, encontraron un detalle que ayuda a explicar cómo estas dos moléculas similares funcionan de manera tan diferente: la posición de un bucle dentro del poro a través del cual viajan los iones. En la molécula intercambiadora, este bucle ya estabase sabe que bloquean parcialmente el camino de los iones. En la nueva estructura de CLC arriba, vieron este bucle invertido, permitiendo que el cloruro viaje más libremente. La investigación fue publicada el 21 de diciembre Naturaleza .
El canal "marcapasos": cómo se invierte una respuesta
Al permitir que el potasio y el sodio viajen a través de la membrana celular, el canal de HCN contribuye a señales eléctricas rítmicas, incluida la corriente del marcapasos dentro del corazón. Entre canales similares, las respuestas contrarias de HCN a los cambios en el voltaje lo distinguen. Mientras que otros se abren comola célula se eleva para recibir una señal, HCN se cierra. Y a diferencia de las demás, se abre cuando la célula vuelve a descansar. Postdoc Chia-Hsueh Lee encontró características que contribuyen a esta diferencia, incluido un brazo extralargo dentro del sensor de detección de voltaje de HCN azul en comparación con el de un canal de potasio relacionado naranja. El brazo más largo probablemente estabiliza el poro en una posición cerrada después del inicio de un impulso eléctrico. Este y otros hallazgos de Lee se detallaron el 12 de enero en Celda .
Slo2.2: Un cambio para calmar las neuronas excitadas
Para evitar que los impulsos eléctricos de alta frecuencia se salgan de control, el canal Slo2.2 interrumpe al dejar salir el potasio de la célula. Lo hace en respuesta al sodio que se precipita durante una señal. Richard Hite, unpostdoc, y sus colegas ya habían determinado cómo se ve Slo2.2 cuando está cerrado, sin sodio. En una nueva investigación, publicada el 19 de enero en Celda , Hite expuso el canal a concentraciones variables de su ion de activación, para determinar la distribución de todas las estructuras que ocurren simultáneamente a una concentración de sodio particular, el primer experimento de este tipo. Resultó que el canal existe solo en dosconformaciones, cerradas y abiertas. Como resultado, se somete a una transición brusca al abrir, similar a un interruptor de luz que se enciende.
MacKinnon es investigador del Instituto Médico Howard Hughes y recibió el Premio Nobel de Química 2003.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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