Modulación de las propiedades funcionales del canal de potasio de streptomyces lividans, kcsa

Resumen

La presente tesis doctoral ¿Modulación de las propiedades funcionales del canal de potasio de Streptomyces lividans, KcsA¿, está centrada en investigación básica y ofrece varias contribuciones en investigación traslacional que permitirían transferir el conocimiento generado en aplicaciones clínicas que redunden en beneficio de la salud y la calidad de vida. La mayoría de los fármacos actúan activando o bloqueando canales y receptores de membrana. Por ello, un conocimiento más exhaustivo del funcionamiento de los canales iónicos permitirá el desarrollo de tratamientos más eficaces que permitan aumentar la calidad de vida de las personas. El conocimiento generado en la realización de mi tesis doctoral sobre la modulación funcional del canal de potasio procariota, KcsA, uno de los canales de potasio de referencia para entender cómo funcionan los canales eucariotas, me ha permitido descubrir moléculas que nos permiten modular los canales, activándolos o inactivándolos a voluntad, y revelar posibles dianas y estrategias para diseñar moléculas que permitan modular los canales. En esta tesis doctoral, se estudió el papel del C-terminal en la tetramerización del canal, se caracterizó su actividad funcional, su modulación por diferentes agentes como el pH, lípidos o péptidos, y se estudió la posibilidad de inactivación rápida en KcsA por aplicación del péptido inactivante de Shaker, ShB. Los resultados principales obtenidos han sido publicados en 5 revistas científicas de alto impacto internacional o aceptados para su publicación, y se resumen a continuación: 1- Se descubrió que el segmento 120-124, ERRGH, del C-terminal de KcsA es necesario para la tetramerización del canal (Molina et al, Biochem. 2004). 2- Se observó que la actividad de KcsA cambia profundamente en función de la agrupación y el acoplamiento funcional de los canales, dando explicación a la controversia en la caracterización funcional previa del canal llevado a cabo por otros grupos de investigación (Molina et al, JBC 2006; Giudici et al, BBA Biomembr. 2013). 3- Se descubrió que los lípidos aniónicos modulan la actividad de KcsA y que dicha modulación se produce a través de cambios en la agrupación y/o el acoplamiento funcional de los canales (Molina et al, JBC 2015). 4- Se realizaron modelos de interacción lípido-proteína y proteína-proteína entre canales de KcsA que nos permitieron proponer una hipótesis que explica la actividad de tipo LOP, de tipo HOP y el acoplamiento funcional entre canales de KcsA. Se sugiere que el desacoplamiento funcional podría estar asociado a la inactivación de tipo C de los canales (Molina et al, JBC 2015). 5- Se demostró que KcsA se inactiva por el péptido inactivante procedente del canal de potasio eucariota Shaker, ShB, enfatizando la homología existente entre ambos canales. Se observó que la inactivación de tipo N también está asociada al desacoplamiento funcional de los canales, y mediante RMN se hallaron los aminoácidos del péptido que interaccionan con el canal, contribuyendo a dilucidar el epítopo de unión a su diana farmacológica (Molina et al, JBC 2008). Se descubrió un péptido activante de canales de potasio (pendiente de patente). Dado que el funcionamiento acoplado de KcsA podría ser un mecanismo generalizado en el funcionamiento de canales y receptores de membrana, como los que están siendo objeto de estudio para el desarrollo de nuevos fármacos por su importante papel como diana farmacológica, las moléculas descubiertas y las estrategias reveladas para modular los canales de KcsA podrían tener una importante aplicación en canales, receptores y proteínas de membrana eucariotas en la búsqueda de nuevos fármacos en beneficio de la salud y de la calidad de vida.