Un equip de la UB i de lʼIBUB descriu una ruta desconeguda dʼassemblatge i tràfic de canals iònics en cèl·lules cardíaques
Els canals iònics —unes proteïnes integrals que es troben a la membrana cel·lular— són essencials en múltiples processos, com l’activitat cardíaca, la transmissió nerviosa, la proliferació cel·lular o la regulació de la pressió sanguínia. Un estudi publicat ara a la revista web Science Advances descriu per primera vegada els mecanismes d’associació i tràfic de membrana del corrent cardíac IKs, un flux d’ions de potassi que travessen la membrana cel·lular a través de canals iònics decisiu per a la correcta funció cardiovascular.
Els canals iònics —unes proteïnes integrals que es troben a la membrana cel·lular— són essencials en múltiples processos, com l’activitat cardíaca, la transmissió nerviosa, la proliferació cel·lular o la regulació de la pressió sanguínia. Un estudi publicat ara a la revista web Science Advances descriu per primera vegada els mecanismes d’associació i tràfic de membrana del corrent cardíac IKs, un flux d’ions de potassi que travessen la membrana cel·lular a través de canals iònics decisiu per a la correcta funció cardiovascular.
Aquests mecanismes moleculars relacionats amb la fisiologia cardíaca han estat caracteritzats per un equip d’experts del Laboratori de Fisiologia Molecular de la Facultat de Biologia i de l’Institut de Biomedicina de la Universitat de Barcelona (IBUB), sota la direcció del catedràtic Antonio Felipe, del Departament de Bioquímica i Biomedicina Molecular.
També participen en l’estudi experts de la Facultat de Medicina i Ciències de la Salut i de l’Institut de Neurociències de la UB; l’Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS); l’Institut d’Investigacions Biomèdiques Alberto Sols (CSIC-UAM); el Centre d’Investigació Biomèdica en Xarxa de Malalties Cardiovasculars (CIBERCV); la Universitat d’Exeter (Regne Unit), i l’Institut Nacional de Salut dels Estats Units a Bethesda (NHI).
Canals iònics: fronteres de pas a les membranes cel·lulars
L’activitat d’aquests canals de potassi és fonamental en els processos relacionats amb la transmissió sinàptica, la fisiologia cerebral i el potencial d’acció cardíac. Per bé que la seva funció fisiològica sembla clara en cèl·lules de naturalesa elèctrica, «el seu paper en altres tipus cel·lulars en què s’han pogut detectar encara és incert», detalla el catedràtic Antonio Felipe.
En concret, el canal Kv7.1 (KCNQ1) i la seva subunitat reguladora KCNE1 generen el corrent IKs del cor, un flux elèctric que participa en la repolarització del miocardi i que intervé en l’interval QT del potencial d’acció cardíac. Quan aquest interval es mostra alterat —QT llarg o QT curt—, es poden originar importants patologies cardíaques (arrítmies cardíaques, mort sobtada, etc.).
«Conèixer la naturalesa i el funcionament d’aquestes proteïnes és essencial per entendre, diagnosticar i tractar aquest tipus de patologies, que tenen un gran impacte social», subratlla Antonio Felipe.
Complex Kv7.1-KCNE1: un mecanisme de processament no convencional
El nou estudi descriu com el canal Kv7.1 s’emplaça a la membrana cel·lular mitjançant un mecanisme no convencional desconegut fins ara. Aquest mecanisme implica una ruta alternativa que evita la ruta clàssica de l’aparell de Golgi, un orgànul del citoplasma cel·lular integrat per un sistema de cisternes aplanades i vesícules. Per la seva banda, la subunitat reguladora KCNE1 segueix un mecanisme tradicional de processament a través d’aquest orgànul, que està relacionat amb la biosíntesi i el transport de molècules essencials per a la fisiologia cel·lular.
El nou estudi descriu com el canal Kv7.1 (KCNQ1) i la seva subunitat reguladora KCNE1 s’associen en dominis molt específics del reticle endoplasmàtic, un sistema format per una complexa xarxa de membranes i relacionat també amb la síntesi i el transport de proteïnes.
Aquests dominis especialitzats es localitzen molt a prop de la superfície cel·lular i són projeccions de contacte entre el reticle endoplasmàtic i la membrana cel·lular (endoplasmic reticulum-plasma membrane junctions, ER-PM). Aquestes regions cel·lulars són zones d’assemblatge del canal Kv7.1 (KCNQ1) amb la seva subunitat reguladora KCNE1, i s’utilitzen com a pas previ a la translocació d’aquest complex proteic a la membrana plasmàtica perquè aquest canal iònic desenvolupi la seva funció fisiològica essencial.
«Aquest exclusiu mecanisme no convencional descrit en el nou treball explica la localització d’aquest important canal iònic en regions específiques de les cèl·lules del múscul cardíac —per exemple, els túbuls T o transversals— i la seva funció en les rutes de senyalització del calci durant el potencial d’acció cardíac», conclou el catedràtic Antonio Felipe.
Article de referència:
Anna Oliveras, A.; Serrano-Novillo, C.; Moreno, C.; De la Cruz, A.; Valenzuela, C.; Soeller, C.; Comes, N., y Felipe, A. «The unconventional biogenesis of Kv7.1-KCNE1 complexes».Science Advances , abril de 2020. Doi: 10.1126/sciadv.aay4472