Estudio Molecular del Mecanismo que genera la Apertura Lenta del Canal de Cloruro CLC-2 Dependiente del Voltaje

Abstract

Los canales CLCs son una familia de proteínas transmembrana especializadas en transportar iones Cl─ . Los CLCs se activan en función del voltaje de membrana (??) y esta activación se modula en función de las concentraciones de iones Cl─ ([Cl─ ]) y de protones ([H+ ]). Los miembros de la familia CLC son estructuralmente muy similares entre sí. Estos canales consisten en homodímeros que contienen un poro en cada monómero. En la región del poro de estos canales existen componentes moleculares que definen dos mecanismos de apertura: uno de compuerta rápida o de poro (CP), y uno de compuerta lenta o común (CC). En dirección a la región extracelular se encuentra un ácido glutámico (E) que genera el mecanismo de CP, el cual facilita la apertura del poro debido a su protonación. En los canales CLC-0 y CLC-1 se ha encontrado que una tirosina conservada (Y) que se encuentra posicionada en el vestíbulo interno del poro forma parte del mecanismo que genera CC. En el canal CLC-2 este hecho aún no se ha corroborado. En este proyecto de tesis se utilizó la técnica de fijación de voltaje de membrana en ovocito cortado (COVC) para realizar un análisis biofísico y funcional a través de la corriente iónica de Cl─ (???) que genera el canal de cloruro CLC-2 dependiente del voltaje expresado en ovocitos de Xenopus laevis y dilucidar información molecular que genera el mecanismo de apertura y cierre lento del canal CLC-2. Se planteó la hipótesis de que a tirosina conservada en la posición 561 (Y561) del CLC-2 es un elemento estructural que forma parte de su compuerta CC. Se estudió la función del canal mutante Y561A-CLC-2. Se encontró que el canal mutante Y561A-CLC-2 conduce ??? tanto para ?? < 0 como para ?? > 0, a diferencia del canal silvestre CLC-2 WT que sólo conduce para valores de ?? < 0. La cinética de apertura del canal Y561ACLC-2 se acelera con respecto a la cinética que genera el CLC-2 WT. Los experimentos de variación de [H+ ] extracelular ([H+ ]e) muestran que la dependencia bifásica de la activación del CLC-2 con esta variable se pierde para la mutante Y561A-CLC-2. La determinación del valor de ??? durante la activación del canal muestra que el sitio de protonación que está en CP (S1) se conserva en ambos canales. Sorpresivamente, el canal mutante Y561A-CLC-2 no muestra fase de inhibición a [H+ ]e = 10-5 M. Este hecho se ha demostrado que corresponde al sitio de protonación en la histidina H538 en el vestíbulo extracelular y que define el sitio S2 para la unión del protón del CLC-2 y que además que la protonación de H538 afecta directamente, a través de un mecanismo aún desconocido, a la compuerta CC. Por tales razones, los resultados obtenidos durante el desarrollo de este proyecto de tesis indican que la tirosina conservada Y561 es un componente molecular que genera el compuerteo lento o la CC en el canal CLC-2.