Los canales iónicos activados por nucleótidos cíclicos o canales CNG son canales iónicos que funcionan en respuesta a la unión de nucleótidos cíclicos . Los canales de CNG son canales catiónicos no selectivos que se encuentran en las membranas de diversos tejidos y tipos de células, y son importantes en la transducción sensorial y en el desarrollo celular. Su función puede ser el resultado de una combinación de la unión de nucleótidos cíclicos (cGMP y cAMP) y un evento de despolarización o hiperpolarización . Inicialmente descubiertos en las células que forman la retina del ojo, los canales de GNC se han encontrado en muchos tipos diferentes de células tanto en el reino animal como en el vegetal . Los canales de GNC tienen una estructura muy compleja con varias subunidades y dominios que desempeñan un papel fundamental en su función. Los canales de GNC son importantes en la función de diversas vías sensoriales, incluidas la visión y el olfato , así como en otras funciones celulares clave, como la liberación de hormonas y la quimiotaxis . También se ha descubierto que existen canales de GNC en procariotas , incluidas muchas espiroquetas , aunque se desconoce su papel preciso en la fisiología bacteriana .
El descubrimiento de los canales de CNG está relacionado con el descubrimiento de mensajeros intracelulares responsables de la mediación de las respuestas en los fotorreceptores retinianos . Antes de su descubrimiento, se pensaba que los nucleótidos cíclicos desempeñaban un papel en la fosforilación . En 1985, se descubrió que el cGMP podía activar directamente la respuesta dependiente de la luz de los canales iónicos de los bastones mediante el estudio de la retina de las ranas adaptada a la luz . [1] También se encontraron canales de CNG en los fotorreceptores de los conos , los cilios quimiosensibles de las neuronas sensoriales olfativas y la glándula pineal . Después de la identificación de aminoácidos de proteínas purificadas, se realizó la clonación y expresión funcional de los canales de CNG. La clonación molecular permitió el descubrimiento de canales similares en muchos otros tejidos. [2] [3] En 2000, los científicos realizaron estudios utilizando la retina de ratón y la clonación molecular para encontrar una nueva subunidad del canal, CNG6. [4]
Los canales de CNG tienen funciones importantes en la transducción de señales en los fotorreceptores de la retina y las neuronas receptoras olfativas . Se activan directamente mediante nucleótidos cíclicos y se necesitan aproximadamente 4 nucleótidos cíclicos para activar cada canal. Los canales de CNG no son selectivos y permiten que muchos iones alcalinos fluyan hacia dentro o fuera de una célula que expresa canales de CNG en su membrana. Este flujo de iones puede resultar en despolarización o hiperpolarización . Los canales de CNG pueden activarse exclusivamente mediante AMPc o GMPc , o en ocasiones mediante una combinación de ambos cNMP, y algunos canales son más selectivos que otros. Aunque la actividad de estos canales muestra poca dependencia del voltaje, todavía se consideran canales dependientes del voltaje. El calcio , la calmodulina y la fosforilación modulan la apertura de los canales del GNC. [3]
La función principal de los canales de GNC es la transducción sensorial en varios tejidos. Muchos estudios han demostrado canales de GNC en fotorreceptores de bastones y conos , y también se han encontrado en el cerebro , el corazón , los riñones y las gónadas . [3]
Los homólogos del canal CNG en Caenorhabditis elegans , Drosophila melanogaster y Limulus polyphemus tienen funciones desconocidas. Los estudios han demostrado que los homólogos de C. elegans podrían tener funciones en la quimiosensación . [3]
El daltonismo y la degeneración de la retina se producen cuando los canales de GNC tienen mutaciones. Las mutaciones específicamente en las subunidades A y B dan como resultado acromatopsia completa e incompleta . [3]
Un canal de GNC consta de cuatro subunidades alrededor de un poro central . Cada subunidad proteica consta de 6 segmentos transmembrana (S1-S6), un bucle P , una región amino terminal intracelular y una región carboxi terminal . El bucle P y los segmentos S6 alrededor del poro, que desempeñan un papel en la conducción de iones. Hay un dominio de unión a nucleótidos cíclicos (CNBD) y una región de conexión con el segmento S6 en el carboxi terminal. Hay una región post-CNDB en el amino terminal . [5]
Las subunidades alfa del canal controlado por nucleótidos cíclicos incluyen
Las subunidades beta del canal activado por nucleótidos cíclicos incluyen:
La estructura del poro es similar a la de otros canales iónicos que contienen bucles P. El bucle P ingresa a la membrana del poro desde el lado extracelular y sale por el lado intracelular . El bucle P entra como una hélice alfa y existe como una hebra desenrollada. Las hélices que cubren la membrana interna recubren el canal. Estos también forman un haz de 6 hélices que indica la entrada. Para abrir el poro, debe ocurrir un cambio conformacional en el haz interno de 6 hélices. [5]
Un dominio de unión a nucleótidos cíclicos es un dominio intracelular ubicado en la región C-terminal y tiene una secuencia similar a otras proteínas de unión a nucleótidos cíclicos. Se cree que el dominio está formado por una lámina β-plisada y dos hélices α . La lámina β-plisada está formada por ocho hebras antiparalelas . Las hélices α se denominan hélices B y C. Inicialmente, un ligando se une a la lámina β-plisada y, mediante regulación alostérica, provoca el movimiento de una hélice α hacia la lámina β-plisada. La hélice α es flexible en canales cerrados. Cuando una hélice α de una subunidad CNGA1 está muy cerca de otra hélice α, forman enlaces disulfuro entre subunidades . Esto ocurre principalmente en canales cerrados, inhibiendo el movimiento de la hélice α hacia la lámina plisada β. Cuando un ligando se une a la lámina β-plisada, este nucleótido cíclico unido estabiliza el movimiento de la hélice α hacia la lámina β-plisada en cada subunidad, alejando las hélices α entre sí. [5] [6]
El C-linker es una región que conecta el CNBD con el segmento S6. La región del conector C contribuye al contacto entre las subunidades del canal y promueve la tetramerización, la formación de tetrámeros . Hay muchos residuos que desempeñan un papel en la modulación de los canales de GNC. Este proceso utiliza metales como níquel , zinc , cobre y magnesio . La región del conector C participa en el acoplamiento de la unión del ligando a la apertura del poro. La región del conector C forma enlaces disulfuro con las regiones N-terminales. Los enlaces disulfuro alteran la función del canal, por lo que lo más probable es que se encuentren cerca de la estructura terciaria . Los enlaces disulfuro disminuyen la energía libre del estado abierto en comparación con el estado cerrado. El residuo de cisteína específico C481 en la región del conector C se encuentra a solo unos pocos aminoácidos del dominio de unión . En estado cerrado, el C481 no es reactivo; C481 debe sufrir un cambio conformacional para que sea accesible para la apertura del canal. Se forman enlaces disulfuro entre subunidades vecinas y C481. Simultáneamente, hay un residuo de cisteína C35 en el terminal N de la región del conector C que puede alcanzar dos residuos C481, formando un enlace disulfuro favorable en comparación con un enlace C481-C481. [5] [6]
La formación espontánea de enlaces disulfuro depende del estado, lo que implica que el cambio conformacional en el haz de hélice está asociado con la activación del canal. Cuando los canales iónicos del CNG están cerrados, los extremos citoplasmáticos de las hélices S6 están muy próximos entre sí. Los cationes pequeños pueden moverse a través de una abertura, lo que implica que la puerta está más allá del haz de hélices y que las hélices S6 están en conjunto con cambios conformacionales en el filtro de selectividad. [6]
La región P forma un bucle, el bucle de poros, que conecta las regiones S5 y S6, que se extienden hasta el eje central del canal. Las propiedades iónicas están determinadas por los residuos en el bucle entre los segmentos transmembrana S5 y S6 . La región P dicta la selectividad iónica del canal iónico controlado por nucleótidos cíclicos, que también determina el diámetro de los poros de los canales de CNG. La región P funciona como una puerta de canal ya que evita la permeación de iones en el estado cerrado. El poro puede verse obstaculizado por pequeños cambios conformacionales en esta región. La región P actúa como un filtro de selectividad de iones que cambia la estructura en la conformación abierta. En el estado abierto, cuatro subunidades idénticas contribuyen con una única región de bucle P, que forma un filtro de selectividad. [6]
En los vertebrados, la familia de genes del canal CNG consta de seis miembros y pertenece a un grupo más grande de canales iónicos dependientes de voltaje. Estos genes se dividen según la similitud de secuencia en dos subtipos CNGA y CNGB. [7] Los canales de CNG constan de una subunidad alfa, conocida como CNGA1 y una subunidad beta CNGB1. Un aspecto de la subunidad alfa es que es capaz de formar un canal funcional por sí solo, llamado canal homotetramérico. Este canal homotetramérico puede ser de interés científico porque puede usarse para comprender mejor la naturaleza de la unión del ligando y la selectividad de un canal de interés particular. Se han clonado genes adicionales que codifican canales de GNC de Caenorhabditis elegans y Drosophila melanogaster . Una subunidad de un canal de CNG CNGA1 , anteriormente llamada subunidad α de bastón, se expresó en fotorreceptores de bastón y produjo canales funcionales que fueron activados por cGMP cuando se expresaron externamente en ovocitos de Xenopus o en una línea celular de riñón embrionario humano ( HEK293 ). En los seres humanos, los genes CNGA1 mutados dan como resultado una forma autosómica recesiva de retinitis pigmentosa , una forma degenerativa de ceguera. CNGB1 , anteriormente llamada subunidad β de bastón, es una segunda subunidad del canal de bastón. A diferencia de CNGA1, las subunidades CNGB1 expresadas solas no producen canales de CNG funcionales, pero la coexpresión de las subunidades CNGA1 y CNGB1 produce canales heteroméricos con modulación, permeación , farmacología y especificidad de nucleótidos cíclicos comparable a la de los canales nativos. [8]
Los canales de CNG forman tetrámeros y estudios recientes indican que los canales de bastones nativos constan de tres subunidades CNGA1 y una subunidad CNGB1. Las subunidades CNGA3 , anteriormente denominadas subunidades α del cono, forman canales funcionales cuando su expresión se produce de forma exógena. En cambio, CNGB3 , anteriormente llamada subunidad β del cono, no. Las mutaciones en CNGA3 y CNGB3 humanos están involucradas en la acromatopsia completa , que es un trastorno congénito y hereditario autosómico recesivo poco común caracterizado por una falla total en la distinción de colores. [8]
CNGA2 , anteriormente llamada subunidad α olfativa, CNGA4 , anteriormente llamada subunidad β olfativa, y CnGB1b participan en la transducción de señales odoríferas en neuronas sensoriales olfativas cuya estequiometría y disposición de la subunidad se desconocen. [8]
En los invertebrados , una subunidad del canal de GNC llamada CNG-P1 ha sido clonada a partir de D. melanogaster y se expresa en las antenas y el sistema visual, una indicación de que los canales de GNC pueden estar relacionados con la transducción de luz en los invertebrados. Se encuentra que una segunda subunidad presuntamente similar al CNG llamada CNGL, clonada de D. melanogaster , se expresa en el cerebro. Se han clonado dos subunidades del canal CNG, Tax-2 y Tax-4, en C. elegans y son responsables de la quimiosensación, la termosensación y el crecimiento normal de los axones de algunas neuronas sensoriales en C. elegans . [8]
El ligando podría colocarse en el fondo de la cavidad debido a interacciones con el casete de unión de fosfato (PBC). Esta cavidad se refiere a una región en el CNBD formada por el rodillo β, una hélice β de dos bucles . Los cambios inducidos por la unión del ligando ocurren en las hélices α (hélice αA, αB y αC y PBC). El rollo β sólo sufre pequeños cambios durante la unión. Una vez asentado el ligando, las hélices αB y αC se disponen de manera que formen una tapa sobre la cavidad. Aún no está claro cómo afecta la unión a la hélice αA. [9]
La fuerte concentración entre los canales de CNG y la concentración de ligando muestra que se necesitan al menos dos o tres nucleótidos cíclicos. Se cree que se requiere el segundo ligando para que el canal pase de cerrado a abierto. Cuando se unen el tercer y cuarto ligando, el estado abierto del canal se estabiliza. [9] En las bacterias, la apertura de los canales de GNC es el resultado de una unión no cooperativa. [9] Con diferentes concentraciones de ligandos, la unión cooperativa y la unión no cooperativa surgen para adaptarse a estos diferentes entornos. En concentraciones bajas de ligando, es raro que un ligando se una de manera cooperativa, porque la unión cooperativa en concentraciones bajas debilita la unión entre el canal y el ligando, lo que reduce la sensibilidad del canal. [9]
Al medir las corrientes activadas en parches de membrana de adentro hacia afuera extirpados tras la superfusión con diferentes concentraciones de ligando , se ha estudiado la sensibilidad y selectividad del ligando de los canales de CNG expresados endógena y exógenamente . Todos los canales nativos de GNC reaccionan tanto al AMPc como al GMPc , pero se necesitan concentraciones más pequeñas de GMPc que de AMPc para activar y abrir los canales. Los canales de CNG son muy selectivos entre GMPc y AMPc en conos y bastones, mientras que en las OSN, los canales responden igualmente bien a ambos ligandos. Los canales de CNG que se encuentran en las OSN son mucho más sensibles tanto al GMPc como al AMPc que los canales de GNC de los fotorreceptores. Los estudios de las relaciones dosis-respuesta demostraron que la activación del canal depende en gran medida de la concentración de cGMP; varias moléculas de cGMP se unen al canal de manera cooperativa. Dado que cada subunidad contiene un único sitio de unión a cNMP y que los canales homoméricos y heteroméricos probablemente forman un complejo tetramérico , se pueden unir un máximo de cuatro moléculas de ligando al canal. La selectividad se puede lograr mediante el control diferencial de la afinidad por la unión del ligando, la eficacia de la activación o una combinación de ambos. La afinidad de unión significa qué tan fuertemente se unen los nucleótidos cíclicos al canal. La eficacia se refiere a la capacidad del ligando para activar y abrir el canal una vez que está unido. Aunque estos procesos son útiles para comprender la selectividad, están indisolublemente unidos entre sí y es muy difícil separarlos experimentalmente unos de otros. [3]
Los canales de GNC no discriminan entre iones Na + y K + , y también dejan pasar Ca 2+ y Mg 2+ , aunque a un ritmo más lento. El paso de estos iones divalentes inhibe la corriente transportada por Na + y K + . Se ha descubierto que un residuo altamente conservado de ácido glutámico en el filtro de selectividad de los canales de GNC forma un sitio de unión de alta afinidad para Ca 2+ . Además, un canal catiónico bacteriano no selectivo llamado canal NaK alberga una secuencia de filtro de selectividad similar a la de los canales CNG. En la estructura cristalina del canal NaK, se ha identificado un sitio de unión discreto de Ca 2+ en la abertura extracelular del poro. [9]
Los estudios han demostrado la inhibición diferencial de los canales de GNC por el diacilglicerol (DAG) en ovocitos de Xenopus . DAG se puede utilizar como inhibidor de estado cerrado. El uso de DAG para inhibir los canales de bastones homomultiméricos, o aquellos que contienen dos o más cadenas peptídicas idénticas , fue similar a la inhibición de los canales de bastones nativos. El uso de DAG para inhibir los canales olfativos homomultiméricos no fue tan efectivo, incluso con una alta concentración de DAG. Se necesita más de una molécula de DAG para inhibir un canal de forma eficaz. Las moléculas de DAG se posicionan para estabilizar el estado cerrado de un canal de GNC, uniéndose al canal o cambiando la interacción entre la bicapa lipídica de la membrana celular y el canal. Los estudios con bastones quiméricos y canales olfativos sugieren que las diferencias en la inhibición de DAG se deben a diferencias en el bucle adjunto del segmento transmembrana . [10]
En ausencia de luz, el GMPc se une a los canales de CNG en los fotorreceptores. Esta unión hace que los canales se abran, lo que permite que los iones de sodio (Na + ) y calcio (Ca 2+ ) fluyan hacia el interior de la célula provocando que el segmento externo del fotorreceptor se despolarice . Este flujo despolarizante de iones se conoce como corriente oscura . Cuando la retina del ojo detecta luz, se produce una reacción conocida como cascada de fototransducción. Es una vía de transducción de señales que conduce a la activación de la enzima fosfodiesterasa , que hidroliza el GMPc en 5'-GMP, disminuyendo la concentración de GMPc. En ausencia de cGMP, los canales de GNC en los fotorreceptores se cierran impidiendo el flujo de la mencionada corriente oscura. Esto a su vez provoca una hiperpolarización del segmento externo del fotorreceptor, impidiendo la propagación de un potencial de acción y la liberación de glutamato . [3] [5] Los estudios han demostrado que la sobreactivación de los canales de CNG dependientes de cGMP en los fotorreceptores puede provocar su degeneración. Si los canales de CNG en un fotorreceptor se activan continuamente, el flujo de iones Ca 2+ y Na + hacia el segmento externo del fotorreceptor aumentará de modo que se despolarice más allá de la corriente oscura. A través de un circuito de retroalimentación positiva, esto aumentaría la corriente de Ca 2+ en la célula. Una alta concentración de Ca 2+ en la célula fotorreceptora provocaría su muerte celular programada o apoptosis . [11]
La retinitis pigmentosa (RP) es una enfermedad genética en la que los pacientes sufren degeneración de los fotorreceptores de conos y bastones. La pérdida comienza en la visión periférica del paciente y progresa hacia el campo visual central , dejando al paciente ciego a la mediana edad.
Aproximadamente el 1% de los pacientes con RP tienen mutaciones en la subunidad alfa de cGMP . Se han identificado ocho mutaciones: cuatro son mutaciones sin sentido y una es una deleción que incluye la mayor parte de la unidad transcripcional. Las otras tres son mutaciones sin sentido y mutaciones de cambio de marco , que conducen a un acortamiento de la secuencia de aminoácidos en el extremo C. Todavía no se sabe por qué la ausencia de canales catiónicos activados por cGMP provoca la degradación de los fotorreceptores. También se han encontrado mutaciones que causan RP en el gen de la rodopsina y en las subunidades alfa y beta de la fosfodiesterasa de bastones , que codifican las cascadas de fototransducción de bastones . La mutación de estas subunidades perjudica indirectamente la función del canal activado por cGMP, lo que implica que existe un mecanismo común de degradación de los fotorreceptores. [12]
En el sistema nervioso, el corazón y algunos órganos viscerales, las células contienen canales controlados por nucleótidos cíclicos que determinan el ritmo del órgano. Estos canales, formalmente llamados canales activados por nucleótidos cíclicos activados por hiperpolarización ( canales HCN ), también se denominan "canales marcapasos" debido a esta función crítica. Como su nombre lo indica, están abiertos durante condiciones de hiperpolarización y cerrados durante la despolarización. La importancia de esto en el nódulo sinoauricular (y, como respaldo, en el nódulo auriculoventricular ) es que a medida que el corazón se reinicia o hiperpolariza, después de cada latido, los canales de HCN se abren, permitiendo que los iones positivos ingresen rápidamente a la célula (los llamados corriente divertida ), desencadenando otro evento de despolarización y la posterior contracción cardíaca. Esto le da al corazón su automaticidad. El nucleótido cíclico primario que opera junto con el canal HCN es el AMPc. [13]
Casi todas las respuestas a los olores en las neuronas sensoriales olfativas (OSN) son facilitadas por los canales de CNG. Cuando un odorante se une a su receptor específico en la membrana de los cilios quimiosensibles , activa una proteína G , lo que provoca una reacción posterior que activa la enzima adenilil ciclasa (AC). Esta enzima es responsable de un aumento en la concentración de AMPc dentro de la OSN. El AMPc se une a los canales de CNG en la membrana OSN, abriéndolos y haciendo que la célula sea altamente permeable al Ca 2+ . Los iones de calcio fluyen hacia el interior de la célula provocando una despolarización . Como en todos los demás tipos de células, los canales de CNG en las OSN también permiten que el Na + fluya hacia el interior de la célula. Además, el aumento de la concentración de Ca 2+ dentro de la célula activa los canales de cloruro (Cl − ) dependientes de Ca 2+ , lo que hace que los iones Cl − intracelulares también fluyan fuera de la célula, aumentando el evento de despolarización. Esta despolarización estimula un potencial de acción que, en última instancia, señala la recepción del odorante. Además de los canales iónicos activados por cAMP, un pequeño subconjunto de OSN también tiene canales CNG selectivos para cGMP que contienen la subunidad CNGA3. [3]
El AMPc y el GMPc median varias respuestas celulares, como la exocitosis acrosómica o la fusión del espermatozoide masculino con el óvulo femenino , y la quimiotaxis . En la especie de erizo de mar se estudió Strongylocentrotus purpuratus , speract, un péptido corto . Speract activa una guanilato ciclasa (GC) de tipo receptor y estimula un aumento en las concentraciones intracelulares de cGMP. Sperac también aumenta la concentración de calcio . Aunque aún no se ha establecido una relación causal directa, las observaciones mencionadas anteriormente sugieren que el GMPc activa la conductancia del calcio . Los canales de GNC son los principales candidatos para la vía de entrada de calcio, debido a su alta permeabilidad al calcio. Los canales de GNC aún no se han detectado mediante detección de homología. En los mamíferos , las subunidades testiculares del canal CNG que se expresan son A3, B1 y B3. La expresión heteróloga de la subunidad A3 se clonó a partir de testículos y produjo canales que eran sensibles y selectivos a GMPc. Es posible que estos canales estén involucrados en un flujo de calcio hacia el espermatozoide estimulado por cGMP . Sin embargo, no se ha logrado una caracterización más extensa del canal debido a la baja tasa de éxito en la detección de la actividad del canal. Dado que los ratones knockout para la subunidad A3 son fértiles , los canales de CNG podrían estar involucrados en alguna forma de control de la motilidad e incluso en el comportamiento de natación quimiotáctica o en la exocitosis acrosómica. Sin embargo, aún no se ha identificado un GC de tipo receptor en el esperma de mamíferos. Los espermatozoides de ratón expresan otros canales como CatSper1 . La esterilidad masculina se puede lograr alterando el gen CatSper1; Además, la afluencia de calcio inducida por AMPc se suprime en ratones mutantes . Aunque CatSper necesita subunidades adicionales para volverse funcional, no están relacionadas con los canales de CNG porque CatSper carece de un sitio de unión de cAMP/cGMP. Es posible que las subunidades CNG y CatSper se unan para formar canales iónicos permeables al calcio y sensibles a los nucleótidos cíclicos. [3]
Se han analizado los canales sensibles al GMPc en la médula renal , concretamente en las células de los conductos colectores , que influyen en el equilibrio de electrolitos y líquidos del organismo . La actividad del canal CNG está controlada por la interacción entre la proteína quinasa dependiente de cGMP y la proteína G1 debido a la participación del cGMP en los mecanismos de fosforilación . En las células de un conducto colector medular interno, los canales de GNC exhiben conductancia de unidad de selectividad catiónica, permeabilidad al calcio y farmacología muy similar a los canales iónicos activados por nucleótidos cíclicos. Un estimulante , el factor natriurético auricular (ANF) aumenta la producción de cGMP en los riñones, lo que aumenta la función del glomérulo mediante una combinación de arteriolas relajantes y contráctiles . [14] Las diferencias entre el ADNc retiniano y renal se han implicado en las diferencias funcionales entre los canales de CNG en estos dos tejidos. [3]
Se han identificado las subunidades A2, A4 y B1 del canal iónico del GNC en una línea celular neuronal que secreta la hormona liberadora de gonadotropina (GrH) . Las tres subunidades forman los canales de CNG en los cilios quimiosensibles de las OSN. En niveles altos de calcio extracelular, la conductancia unitaria de los canales de CNG en los bastones y las OSN es significativamente menor que las medidas en la línea neuronal. Parece dudoso que los canales de GNC creen una conductancia unitaria grande. [3]
Los canales de iones de CNG en plantas son similares en secuencia de aminoácidos y estructura a los canales de CNG de cationes no selectivos en animales, así como a los canales de la familia de agitadores selectivos de K + con dominio transmembrana . Sin embargo, existen diferencias drásticas que se ven exclusivamente en los canales de GNC de las plantas. La secuencia de aminoácidos de la secuencia de poros en los canales de GNC de plantas carece del filtro de selectividad que se encuentra en los canales de GNC de animales, así como también carece de un motivo glicina - tirosina - glicina - aspartato (GYGD) en la secuencia del filtro de selectividad de K + . Se observan otras diferencias de secuencia en los canales de CNG de las plantas, particularmente en el dominio de unión a nucleótidos cíclicos (CNBD). En las plantas, se encuentra que el dominio de unión a calmodulina (CaMBD) se superpone a la α-hélice C en el CNBD de los canales de CNG. En los animales, los CaMBD se encuentran alejados del CNBD. [15] Los canales de GNC desempeñan un papel importante en la inmunidad de las plantas y en la respuesta a patógenos o agentes infecciosos externos. También se les ha implicado en la apoptosis en plantas. También se cree que los canales iónicos del GNC están involucrados en el desarrollo del polen en las plantas, aunque aún se desconoce su papel exacto en este mecanismo. [15]
A diferencia de los canales de GNC de animales, los canales de GNC de plantas no han sido analizados bioquímicamente exhaustivamente con respecto a su estructura. [15]
Los canales iónicos de GNC comparten un alto grado de secuencia y similitud estructural con los canales de GNC de mamíferos. [16] Al igual que los canales de CNG de los mamíferos, se ha demostrado que la unión de nucleótidos cíclicos a los CNBD regula la actividad del canal y altera el estado conformacional del canal. [16] [17] Debido a que estos canales se identificaron recientemente en especies de espiroquetas y leptospiras , [16] su función fisiológica precisa sigue siendo desconocida en estos organismos. En combinación con adenilil ciclasas fotoactivadas , se han utilizado como herramientas optogenéticas para inhibir la generación de potencial de acción en las neuronas. [18]
Los investigadores han respondido muchas preguntas importantes sobre las funciones de los canales iónicos del GNC en la visión y el olfato . En otras áreas fisiológicas, el papel de los canales de GNC está menos definido. Con el crecimiento tecnológico, ahora existen más posibilidades para comprender estos mecanismos. [3]
Debido a que el óxido nítrico (NO) participa en la estimulación de la síntesis de cGMP, se están realizando más investigaciones para comprender la interacción fisiológica del NO con los canales de GNC, particularmente en la modificación covalente de los canales de GNC en las OSN. [3]
Los científicos están ampliando el mecanismo implicado en la interacción de los sitios de unión y las interfaces de las subunidades. Esto podría no existir en canales de GNC no cooperativos. También es posible que el sitio de unión y la puerta estén unidos a una sola subunidad. Para desarrollar estas ideas, la resonancia doble electrón-electrón (DEER) y técnicas de fijación rápida pueden mostrar estos movimientos mecanicistas. [9]
Un estudio de 2007 sugiere que debido a las diversas y complejas propiedades regulatorias, además de la gran cantidad de canales de GNC en las plantas, se debería realizar un estudio multidisciplinario para investigar los canales de GNC de las plantas. [15] Otro estudio realizado en marzo de 2011 reconoce datos recientes de genética inversa que han sido útiles para comprender mejor los canales de GNC en las plantas, y también sugiere que se realicen investigaciones adicionales para identificar los factores ascendentes y descendentes en la transducción de señales mediada por CNGC en las plantas. [19]
Los científicos especulan si DAG se une directamente al canal CNG durante la inhibición. Es posible que DAG se inserte en los dominios transmembrana del canal. También es posible que DAG se inserte en la interfaz entre el canal y la bicapa. El mecanismo molecular de la inhibición de DAG aún no se comprende completamente. [10]