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Canal de protones dependiente de voltaje

Los canales de protones dependientes de voltaje son canales iónicos que tienen la propiedad única de abrirse con la despolarización , pero de una manera fuertemente sensible al pH . [1] El resultado es que estos canales se abren solo cuando el gradiente electroquímico es hacia afuera, de modo que su apertura solo permitirá que los protones salgan de las células . Por tanto, su función parece ser la extrusión de ácido de las células. [2]

Otra función importante ocurre en los fagocitos (p. ej., eosinófilos , neutrófilos y macrófagos ) durante el estallido respiratorio . Cuando los fagocitos fagocitan bacterias u otros microbios , la enzima NADPH oxidasa se ensambla en la membrana y comienza a producir especies reactivas de oxígeno (ROS) que ayudan a matar las bacterias. [3] La NADPH oxidasa es electrogénica, [4] mueve electrones a través de la membrana y los canales de protones se abren para permitir que el flujo de protones equilibre eléctricamente el movimiento de los electrones. [5] La expresión funcional de Hv1 en fagocitos se ha caracterizado bien en mamíferos y recientemente en pez cebra, [6] lo que sugiere sus importantes funciones en las células inmunitarias de mamíferos y vertebrados no mamíferos. Un grupo de inhibidores de moléculas pequeñas del canal Hv1 se muestran como agentes quimioterapéuticos y antiinflamatorios. [7]

Cuando se activa, el canal de protones HV1 dependiente de voltaje puede permitir que hasta 100.000 iones de hidrógeno atraviesen la membrana cada segundo. [8] Mientras que la mayoría de los canales iónicos dependientes de voltaje contienen un poro central rodeado por hélices alfa y el dominio de detección de voltaje (VSD), los canales de hidrógeno dependientes de voltaje no contienen poro central, [9] por lo que sus regiones de detección de voltaje ( VSD) realizan la tarea de llevar protones ácidos a través de la membrana. Debido a que las concentraciones relativas de H+ a cada lado de la membrana dan como resultado un gradiente de pH, estos canales de hidrógeno dependientes de voltaje solo transportan corriente hacia afuera, lo que significa que se utilizan para sacar protones ácidos fuera de la membrana. Como resultado, la apertura de canales de hidrógeno dependientes de voltaje generalmente hiperpolariza la membrana celular o hace que el potencial de membrana sea más negativo. [10]

Un descubrimiento reciente ha demostrado que el canal de protones Hv1 dependiente de voltaje se expresa altamente en tejidos de tumores de mama humanos que son metastásicos, pero no en tejidos de cáncer de mama no metastásicos. [11] Debido a que también se ha descubierto que está altamente expresado en otros tejidos cancerosos, [12] el estudio del canal de protones dependiente de voltaje ha llevado a muchos científicos a preguntarse cuál es su importancia en la metástasis del cáncer. Sin embargo, todavía se está descubriendo mucho sobre la estructura y función del canal de protones dependiente de voltaje.

tipos conocidos

Referencias

  1. ^ Cherny VV, Markin VS, DeCoursey TE (junio de 1995). "La conductancia de los iones de hidrógeno activados por voltaje en las células epiteliales alveolares de rata está determinada por el gradiente de pH". La Revista de Fisiología General . 105 (6): 861–96. CiteSeerX  10.1.1.282.2439 . doi :10.1085/jgp.105.6.861. PMC  2216954 . PMID  7561747.
  2. ^ Decoursey TE (abril de 2003). "Canales de protones dependientes de voltaje y otras vías de transferencia de protones". Revisiones fisiológicas . 83 (2): 475–579. doi :10.1152/physrev.00028.2002. PMID  12663866.
  3. ^ Babior BM (marzo de 1999). "NADPH oxidasa: una actualización" (PDF) . Sangre . 93 (5): 1464–76. doi :10.1182/sangre.V93.5.1464. PMID  10029572.
  4. ^ Henderson LM, Chappell JB, Jones OT (septiembre de 1987). "La NADPH oxidasa de los neutrófilos humanos que genera superóxido es electrogénica y está asociada con un canal de H +". La revista bioquímica . 246 (2): 325–9. doi :10.1042/bj2460325. PMC 1148280 . PMID  2825632. 
  5. ^ Murphy R, DeCoursey TE (agosto de 2006). "Compensación de carga durante el estallido respiratorio de fagocitos". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergética . Bioenergética (publicado el 8 de agosto de 2006). 1757 (8): 996–1011. doi :10.1016/j.bbabio.2006.01.005. PMID  16483534.
  6. ^ Ratanayotha A, Kawai T, Higashijima SI, Okamura Y (agosto de 2017). "Caracterización molecular y funcional del canal de protones dependiente de voltaje en neutrófilos del pez cebra". Informes Fisiológicos . 5 (15): e13345. doi : 10.14814/phy2.13345. PMC 5555884 . PMID  28774948. 
  7. ^ Hong L, Pathak MM, Kim IH, Ta D, Tombola F (enero de 2013). "El dominio de detección de voltaje del canal de protones dependiente de voltaje Hv1 comparte el mecanismo de bloqueo con dominios de poros". Neurona . 77 (2): 274–87. doi :10.1016/j.neuron.2012.11.013. PMC 3559007 . PMID  23352164. 
  8. ^ DeCoursey TE, Hosler J (marzo de 2014). "Filosofía de los canales de protones dependientes de voltaje". Revista de la Royal Society, Interfaz . 11 (92): 20130799. doi :10.1098/rsif.2013.0799. PMC 3899857 . PMID  24352668. 
  9. ^ DeCoursey TE, Morgan D, Musset B, Cherny VV (agosto de 2016). "Información sobre la estructura y función de HV1 a partir de un metanálisis de estudios de mutaciones". La Revista de Fisiología General . 148 (2): 97-118. doi :10.1085/jgp.201611619. PMC 4969798 . PMID  27481712. 
  10. ^ Shen Y, Luo Y, Liao P, Zuo Y, Jiang R (julio de 2023). "Papel del canal de protones Hv1 dependiente de voltaje en los sistemas nerviosos". Toro Neurosci . 39 (7): 1157-1172. doi :10.1007/s12264-023-01053-6. PMID  37029856.
  11. ^ Wang Y, Li SJ, Pan J, Che Y, Yin J, Zhao Q (agosto de 2011). "La expresión específica del canal de protones humano Hv1 dependiente de voltaje en células de cáncer de mama altamente metastásicas promueve la progresión tumoral y la metástasis". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 412 (2): 353–9. doi :10.1016/j.bbrc.2011.07.102. PMID  21821008.
  12. ^ Wang Y, Wu X, Li Q, Zhang S, Li SJ (2013). "Canal de protones hv1 dependiente de voltaje humano: un nuevo biomarcador potencial para el diagnóstico y pronóstico del cáncer colorrectal". MÁS UNO . 8 (8): e70550. doi : 10.1371/journal.pone.0070550 . PMC 3734282 . PMID  23940591.