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Canales mecanosensibles

Los canales mecanosensibles ( MSC ), canales iónicos mecanosensibles o canales iónicos regulados por estiramiento son proteínas de membrana capaces de responder al estrés mecánico en un amplio rango dinámico de estímulos mecánicos externos . [1] [2] [3] [4] Están presentes en las membranas de organismos de los tres dominios de la vida: bacterias, arqueas y eucariotas. [5] Son los sensores de varios sistemas, incluidos los sentidos del tacto, la audición y el equilibrio, además de participar en la regulación cardiovascular y la homeostasis osmótica (por ejemplo, la sed). Los canales varían en selectividad para los iones permeables, desde no selectivos entre aniones y cationes en bacterias , hasta selectivos de cationes que permiten el paso de Ca 2+ , K + y Na + en eucariotas, y canales de K + altamente selectivos en bacterias y eucariotas .

Todos los organismos, y aparentemente todos los tipos de células, detectan y responden a estímulos mecánicos. [6] Las MSC funcionan como mecanotransductores capaces de generar señales eléctricas y de flujo iónico como respuesta a estímulos externos o internos. [7 ] [8] En condiciones de turgencia extrema en bacterias, las MSC no selectivas como MSCL y MSCS sirven como válvulas de seguridad para evitar la lisis. En células especializadas de los organismos superiores, otros tipos de MSC son probablemente la base de los sentidos del oído y el tacto y detectan el estrés necesario para la coordinación muscular. Sin embargo, ninguno de estos canales ha sido clonado. Las MSC también permiten a las plantas distinguir arriba de abajo al detectar la fuerza de la gravedad. Las MSC no son sensibles a la presión, pero sí al estrés local, muy probablemente la tensión en la bicapa lipídica circundante. [9]

Historia

Los canales mecanosensibles fueron descubiertos en 1983 en el músculo esquelético de pollos embrionarios [10] por Falguni Guharay y Frederick Sachs . [11] También se observaron (pub. 1986) en ovocitos de Xenopus, [12] y se estudiaron con frecuencia desde entonces. [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] Desde entonces, se han encontrado MSC en células desde bacterias hasta humanos: [24] ahora se sabe que están presentes en los tres dominios de la vida (Archaea, Bacteria y Eukarya, incluidas plantas y hongos). [25] En las décadas transcurridas desde el descubrimiento de MS, la comprensión de su estructura y función ha aumentado enormemente, y varias han sido clonadas. Específicamente, los canales mecanosensibles eucariotas clonados incluyen los canales de dominio 2P selectivos de K + [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [ 36] [37] [38] [39] y la familia PIEZO selectiva de cationes recientemente clonada ( PIEZO1 y PIEZO2 ). [40] [41] [42] [43] [44] [45]

Clasificación

Las MSC se pueden clasificar según el tipo de ion al que son permeables:

En términos generales, la mayoría de las MSC pueden clasificarse como canales regulados por lípidos .

Funciones

Para que una proteína sea considerada mecanosensible, debe responder a una deformación mecánica de la membrana. Las deformaciones mecánicas pueden incluir cambios en la tensión, el grosor o la curvatura de la membrana. Los canales mecanosensibles responden a la tensión de la membrana alterando su conformación entre un estado abierto y un estado cerrado. [48] [49] Un tipo de canal iónico mecánicamente sensible activa células sensoriales especializadas, como las células pilosas cocleares y algunas neuronas sensoriales del tacto , en respuesta a fuerzas aplicadas a las proteínas. [50] [51]

Los canales iónicos activados por estiramiento son necesarios para la formación inicial de un potencial de acción a partir de un estímulo mecánico, por ejemplo, por los mecanorreceptores en las vibrisas (bigotes) de algunos animales como los roedores .

Las fibras nerviosas aferentes responsables de la detección y retroalimentación de estímulos sensoriales son especialmente sensibles a la estimulación. Esto es resultado de las células mecanorreceptoras especializadas que se superponen a las fibras nerviosas aferentes. Los canales iónicos activados por estiramiento se encuentran en estas células mecanorreceptoras y sirven para reducir el umbral del potencial de acción, lo que hace que los nervios aferentes sean más sensibles a la estimulación. Las terminaciones nerviosas aferentes sin células mecanorreceptoras se denominan terminaciones nerviosas libres. Son menos sensibles que las fibras aferentes encapsuladas y generalmente funcionan en la percepción del dolor. [52]

Los canales iónicos activados por estiramiento son responsables de muchas funciones corporales en los mamíferos. En la piel, son responsables de detectar la vibración, la sensación de presión, el estiramiento, el tacto y el tacto ligero. [53] [54] Se expresan en modalidades sensoriales que incluyen el gusto, la audición, el olfato, la sensación de calor, el control del volumen y la visión. [55] [56] [57] También pueden regular las funciones internas de nuestro cuerpo, incluidas, entre otras, la presión osmótica en las células, la presión arterial en las venas y arterias, la micción y la electrofisiología del corazón [58] [59] y la contractilidad . [55] [57] Además de estas funcionalidades, también se ha descubierto que los canales iónicos activados por estiramiento están involucrados en el equilibrio y la sensación propioceptiva . [55]

También se ha descubierto que los canales que tradicionalmente se han conocido simplemente como "regulados por voltaje" o "regulados por ligando" son mecánicamente sensibles. Los canales exhiben sensibilidad mecánica como una propiedad general. Sin embargo, el estrés mecánico afecta a varios tipos de canales de diferentes maneras. Los canales regulados por voltaje y por ligando pueden modificarse ligeramente mediante estimulación mecánica, lo que puede cambiar su capacidad de respuesta o permeabilidad levemente, pero aún responden principalmente al voltaje o a los ligandos, respectivamente. [60]

Ejemplos

Las diferentes familias de canales iónicos activados por estiramiento son responsables de diferentes funciones en el cuerpo. La familia DEG/ENaC consta de dos subgrupos: la subfamilia ENaC regula la reabsorción de Na+ en los epitelios de los riñones y los pulmones; la subfamilia ASIC está involucrada en el condicionamiento del miedo , la formación de la memoria y la sensación de dolor . [61] La superfamilia de canales TRP se encuentra en las células receptoras sensoriales que están involucradas en la sensación de calor, el gusto, el olfato, el tacto y la regulación osmótica y del volumen. [56] Los canales MscM, MscS y MscL (canales mecanosensibles de conductancia mini, pequeña y grande) regulan la presión osmótica en las células liberando líquido intracelular cuando se estiran demasiado. [55] En el cuerpo, se ha descrito un posible papel en el desarrollo de mioblastos . [62] Además, también se encuentran canales iónicos controlados mecánicamente en los estereocilios del oído interno. Las ondas sonoras pueden doblar los estereocilios y abrir los canales iónicos, lo que lleva a la creación de impulsos nerviosos. [63] Estos canales también juegan un papel en la detección de vibración y presión a través de la activación de los corpúsculos de Pacini en la piel. [64]

Mecanismos de transducción

Hay dos tipos diferentes de canales activados por estiramiento entre los cuales es importante distinguir: los canales activados mecánicamente, que están directamente influenciados por las deformaciones mecánicas de la membrana, y los canales mecánicamente sensibles, que son abiertos por segundos mensajeros liberados desde el verdadero canal activado mecánicamente. [53]

Las deformaciones mecánicas en la membrana celular pueden aumentar la probabilidad de que los canales se abran. Las proteínas de la matriz extracelular y del citoesqueleto están unidas a los dominios extracitoplasmáticos e intracitoplasmáticos, respectivamente, de los canales iónicos activados por estiramiento. La tensión en estas proteínas mecanosensoriales hace que estas proteínas actúen como un intermediario de señalización, lo que resulta en la apertura del canal iónico. [53] Se ha descubierto que todos los canales iónicos activados por estiramiento conocidos en células procariotas se abren mediante la deformación directa de la membrana de la bicapa lipídica . [55] Los canales que se ha demostrado que utilizan exclusivamente este mecanismo de apertura son los canales TREK-1 y TRAAK . En estudios que utilizan células pilosas de mamíferos , el mecanismo que tira de las proteínas unidas desde el dominio intracitoplasmático y extracitoplasmático del canal al citoesqueleto y la matriz extracelular, respectivamente, es el modelo más probable para la apertura del canal iónico. [55]

La deformación mecánica de la membrana celular se puede lograr mediante una serie de intervenciones experimentales, incluida la activación magnética de nanopartículas. Un ejemplo de esto es el control del influjo de calcio de los axones y botones dentro de las redes neuronales. [65] Nótese que esto no es una indicación de "estimulación magnética" de los canales mecanosensibles.

Mecanismo de compuerta

Aunque los EM varían en muchos aspectos, estructuras y funciones, todos los EM estudiados hasta la fecha comparten una característica importante: en un proceso llamado gating , todos se abren de manera similar a un poro cuando los canales proteicos se activan por un estímulo mecánico. Actualmente existen dos modelos del proceso de gating que explican cómo se abren los canales iónicos activados por membrana.

Mecanismo de activación de la EM. Modelo activado por estiramiento: la tensión en la bicapa lipídica desencadena cambios conformacionales que abren el canal. Figura adaptada de Lumpkin et al. [67]

Modelo de tensión o estiramiento de la bicapa lipídica : [68] En este modelo la tensión en la bicapa lipídica desencadena cambios conformacionales, dando lugar así a la apertura de los canales. La tensión percibida por la proteína proviene de los lípidos. Se ha demostrado que el perfil de tensión/estiramiento en la bicapa lipídica se origina por la curvatura de la membrana y el desajuste hidrofóbico entre la bicapa y la proteína. [69]

Mecanismo de activación de las células madre mesenquimales: modelo de anclaje con forma de resorte: los anclajes están unidos a las proteínas del canal y están conectados al citoesqueleto. Los anclajes actúan como mecanismos de resorte de un obturador. Figura adaptada de Lumpkin et al. [67]

Modelo de atadura con forma de resorte : en este modelo, una atadura con forma de resorte se une directamente al canal MS y puede estar presente tanto en el citoesqueleto como en la matriz extracelular que une estos elementos. Cuando los estímulos externos desvían la atadura, el desplazamiento abre el canal. [67] Se ha demostrado que este mecanismo en particular es el responsable de activar las células pilosas que son responsables de la audición en los vertebrados. [70]

MSC bacterianas

Los canales MS bacterianos fueron descubiertos por primera vez mediante experimentos de fijación de parches en E. coli. [71] Se han clasificado en función de su conductancia como mini (MscM), pequeños (MscS) y grandes (MscL ). Estos canales funcionan en modo tándem y son responsables de la regulación de la turgencia en bacterias; cuando se activan por cambios en la presión osmótica. MscM se activa primero a presiones realmente bajas, seguido de MscS y, finalmente, MscL, siendo la última oportunidad de supervivencia durante el choque osmótico. Su función se demostró cuando las bacterias que carecían tanto de MscS como de MscL se lizaron después de la exposición a choques osmóticos descendentes. [72]

MscS : Canal mecanosensible de pequeña conductancia .

La estructura cerrada de MscS

La conductancia principal es 1nS en solución tampón. Se han encontrado proteínas de canal en bacterias grampositivas y gramnegativas, arqueas y plantas. El canal MscS se encontró después de estudios en esferoplastos de E. coli . [69] La identificación de la familia de genes necesaria para MS de pequeña conductancia fue como dos canales diferentes. YggB que codifica MscS y KefA que codifica MscK en E. coli confirman aún más su papel en la regulación osmótica. Los estudios de mutagénesis mostraron que cuando se eliminaron ambos genes YggB y KefA, MscS perdió su función, pero mantuvo MscL y MscM, pero los mutantes deficientes de YggB y MscL mostraron que la función de esos canales es abrirse en respuesta al rango de presión justo antes de la ruptura celular. [73]

La estructura 3D de este canal en estado cerrado fue dilucidada después del estudio cristalográfico de Bass et al. [74] que mostró que a una resolución de 3,9 Å esta proteína de 31 kDa es un homoheptámero que forma un canal con 80 Å de diámetro y 120 Å de longitud, cada subunidad contiene tres dominios transmembrana (TM1, TM2 y TM3) con el N-terminal orientado hacia el periplasma y el C-terminal incrustado en el citoplasma . El TM3 está altamente conservado en la familia MscS y se cree que juega un papel importante en la activación de la EM en procariotas. [75] MscS es una proteína pequeña compuesta por 286 residuos de aminoácidos activados tanto por tensión en la bicapa lipídica como por voltaje; en 2002 Vasquez et al. [76] detallaron este proceso y demostraron que durante el cambio del estado cerrado al estado abierto, el TM1 se inclina y gira, lo que hace que el TM2 quede expuesto a la membrana y las hélices del TM3 se expandan, inclinen y giren. Durante la reorganización, la parte confinada del poro se midió como 11 Å, y las moléculas de agua eran más accesibles al TM3. Los dos dominios transmembrana están en contacto continuo con la bicapa lipídica y se cree que son el sensor de la tensión en la bicapa lipídica, así como el sensor de voltaje debido a los tres residuos de arginina presentes en esos dominios. [77]

Aunque el MscS se activa por voltaje, se ha demostrado que el voltaje por sí solo es insuficiente para abrir el canal, por lo que funciona de manera cooperativa con el canal. Cuanto más positivo sea el voltaje, mayores serán las probabilidades de abrir el canal mientras se siga aplicando presión por encima del umbral en el sistema; el rendimiento de este canal a mayor voltaje no se ha comprendido completamente. El MscS tiene una pequeña afinidad por los iones negativos, incluidos el Cl- y el glutamato. [78]

MscL: Canal mecanosensible de gran conductancia .

La estructura cerrada de MscL

En las bacterias, MscL fue el primer canal MS clonado y secuenciado, y es por lejos uno de los canales más estudiados. El gen que codifica la proteína MscL es trkA y se encuentra en la membrana interna de E. coli . La proteína tiene 17 KDa y consta de 136 aminoácidos; principalmente residuos hidrofóbicos que dan lugar a dos segmentos hidrofóbicos, sin embargo, se presume que el peso molecular del canal funcional es de 60-70 KDa a partir de experimentos de filtración en gel, lo que sugiere oligomerización. Como característica común, no hay residuos de cisteína presentes en este canal. [79]

En 1998 se elucida el homólogo MscL de mycobacterium tuberculosis Tb-MscL en estado cerrado mediante cristalografía de rayos X a una resolución de 3,5 Å. La proteína es un homopentámero compuesto mayoritariamente de regiones helicoidales orientación trans de las hélices respecto a la bicapa, con dos dominios: el citoplasmático y el transmembrana. El canal tiene una longitud de 85 Å, 35 Å y 50 Å para el dominio transmembrana citoplasmático respectivamente y 50 Å de diámetro. Las hélices cruzan la membrana dos veces tanto con el C-terminal como con el N-terminal, teniendo así dos dominios transmembrana TM1 y TM2 siendo TM1 la región más conservada entre las proteínas MscL especialmente en la región N-terminal. [80] Se localiza en el citoplasma y forma una hélice α-hidrofóbica denominada S1; La región entre los dominios transmembrana forma un bucle que se divide en dos regiones: S2, una región rica en glicina-prolina, y S3, una sección helicoidal corta. [81] La estructura secundaria de la proteína es resistente a la desnaturalización térmica incluso en presencia de SDS. [82]

Durante la activación de la MscL procariota por tensión en la bicapa lipídica se determinó un estado intermedio. Los segmentos S1 forman un haz cuando la estructura está en estado cerrado, y la reticulación de los segmentos S1 impide la apertura del canal. Cuando se aplica tensión a la membrana, la estructura transmembrana en forma de barril se expande y estira la región S1-TM1 permitiendo que el canal se abra. [83] El tamaño del poro en estado abierto es de aproximadamente 25Å. La transición del estado cerrado al intermedio está acompañada por pequeños movimientos del TM1; las transiciones posteriores al estado abierto se caracterizan por grandes reordenamientos tanto en el TM1 como en el TM2. [84]

Papel de la bicapa lipídica en la EM

La bicapa lipídica es una estructura importante en todas las células vivas; tiene muchas funciones, como la separación de compartimentos y la señalización, entre otras. En el caso de los canales proteicos procariotas, MscS y MscL, ambos están regulados por la tensión en la bicapa lipídica, lo que sugiere un papel importante en estructuras tan complejas.

La tensión en la bicapa de membrana ha sido ampliamente estudiada, las propiedades intrínsecas simples de los lípidos pueden explicar las contribuciones en la energía libre del estado abierto, intermedio y cerrado de los canales MS. La bicapa posee diferentes características que le permiten transducir la tensión y evitar deformaciones exhaustivas, la primera es la "fluidez en el plano de la bicapa lipídica", lo que significa que cualquier tensión en el plano en la bicapa lipídica se siente de manera homogénea en ausencia de interacciones con el citoesqueleto. Las moléculas de lípidos tienen espacios específicos entre ellas que evitan cambios en la bicapa lipídica. [85]

La contribución de la deformación de la membrana en la activación de los canales de EM se puede dividir en dos tipos: la deformación del plano de la bicapa y la deformación del espesor de la bicapa. Además, durante cualquier proceso que implique cambios en la estructura, la energía libre del propio proceso también es un factor importante. Durante la activación, los principales procesos que explican este evento son: el desajuste hidrofóbico y la curvatura de la membrana. Se ha calculado que la energía libre de la tensión en la bicapa lipídica es similar a la energía necesaria para activar los canales. [86]

Un estudio diferente mostró que la longitud de la cola hidrofóbica afecta su funcionamiento, así como el soporte de los diferentes estados, la fosfatidilcolina (PC) 18 estabiliza mejor el estado abierto del canal MscL, la PC 14 estabiliza el estado intermedio y una mezcla de PC 18 y lisofosfatidilcolina (LPC) estabiliza el estado cerrado, [84] lo que sugiere que el espesor de la bicapa (para longitudes de cola de carbono de 16, 18 y 20) afecta la función del canal. En conclusión, la energía del entorno de la membrana juega un papel importante en la energía total de activación del canal.

Eucariotas

En eucariotas, dos de los canales iónicos mecanosensibles más conocidos son los canales de potasio TREK-1 y TRAAK , ambos encontrados en neuronas de mamíferos .

Recientemente, se clonó una nueva familia de canales iónicos mecanosensibles, con dos miembros mamíferos, PIEZO1 y PIEZO2 . [87] Ambos canales se expresan en los pulmones y la vejiga, órganos con importantes funciones mecanosensoriales. Piezo1 también se expresa en la piel y en los glóbulos rojos, y sus mutaciones de ganancia de función causan xerocitosis hereditaria. [88] Piezo2 se expresa en neuronas sensoriales de la raíz dorsal y los ganglios trigéminos, lo que indica que puede desempeñar un papel en la sensación táctil. Las mutaciones en piezo2 están asociadas con una enfermedad humana llamada artrogriposis distal. [89]

Papel fisiológico de la EM

Los canales MS se expresan de forma ubicua en la membrana de los procariotas, lo que sugiere su importancia. En las bacterias y las arqueas, la función de estos canales se conserva y se ha demostrado que desempeñan un papel en la regulación de la turgencia. En Eukarya, los canales MS están involucrados en los cinco sentidos. La familia principal es TRP, y un buen ejemplo son las células ciliadas involucradas en el proceso auditivo. Cuando una onda de sonido desvía los estereocilios, el canal se abre. Este es un ejemplo del mecanismo de compuerta de tipo resorte. Estudios recientes han revelado un nuevo papel de las vías mecanosensibles en las que las células madre mesenquimales ingenuas se comprometen con un linaje particular en función de la elasticidad de su matriz circundante. [90]

También se ha sugerido que la MS es un objetivo potencial para los antibióticos; el razonamiento detrás de esta idea es que tanto McsS como MscL están altamente conservadas entre los procariotas, pero sus homólogos no se han encontrado en animales [92] , lo que las convierte en un potencial excepcional para estudios posteriores.

En las neuronas de los mamíferos, la apertura de los canales iónicos despolariza la neurona aferente produciendo un potencial de acción con suficiente despolarización. [52] Los canales se abren en respuesta a dos mecanismos diferentes: el modelo procariota y el modelo de células pilosas de los mamíferos. [55] [56] Se ha demostrado que los canales iónicos activados por estiramiento detectan vibración, presión, estiramiento, tacto, sonidos, sabores, olores, calor, volumen y visión. [53] [54] [57] Los canales iónicos activados por estiramiento se han categorizado en tres "superfamilias" distintas: la familia ENaC/DEG, la familia TRP y la familia selectiva K1. Estos canales están involucrados en funciones corporales como la regulación de la presión arterial . [60] Se ha demostrado que están asociados con muchas enfermedades cardiovasculares. [56] Los canales activados por estiramiento fueron observados por primera vez en músculos esqueléticos de pollos por Falguni Guharay y Frederick Sachs en 1983 y los resultados se publicaron en 1984. [93] Desde entonces, se han encontrado canales activados por estiramiento en células desde bacterias hasta humanos, así como en plantas.

La apertura de estos canales es fundamental para la respuesta de una neurona a la presión, a menudo la presión osmótica y la presión arterial, para regular el flujo iónico en entornos internos. [55]

Técnicas utilizadas para estudiar la EM

A continuación se muestra una breve lista de las técnicas más frecuentemente utilizadas para estudiar las propiedades, funciones, mecanismos y otras características de estos canales:

Modelo de elementos finitos de MscL, un canal bacteriano. Esta figura es similar a la de Tang et al. [94]

Mediante experimentos realizados en el citoesqueleto y la matriz extracitoplasmática de canales iónicos activados por estiramiento, se ha demostrado que estas estructuras desempeñan papeles importantes en la mecanotransducción. [53] En uno de esos experimentos en células cardíacas adultas, se tomaron registros de células completas en células que se apretaron con dos pipetas a 1 Hz/1 um. Esta compresión no produjo corriente hasta cinco minutos después, cuando se observó una gran despolarización. A partir de entonces, la célula se volvió extremadamente sensible a cada compresión y disminuyó gradualmente la sensibilidad durante los siguientes minutos. [60] Los investigadores plantearon la hipótesis de que, inicialmente, el citoesqueleto estaba amortiguando la deformación mecánica de la compresión del canal. La despolarización a los cinco minutos fue el chasquido del citoesqueleto que posteriormente hizo que el canal detectara las deformaciones mecánicas y, por lo tanto, respondiera a los estímulos. Los investigadores creen que durante los pocos minutos en que el canal se reparó a sí mismo, el citoesqueleto debe estar reparándose a sí mismo y adaptándose nuevamente a los estímulos de compresión. [60]

Estructura

Superfamilia ENaC/DEG

ASIC

Se conocen seis subunidades ASIC : ASIC1a, ASIC1b, ASIC2a, ASIC2b, ASIC3 y ASIC4, que tienen dos dominios transmembrana, bucles extracelulares e intracelulares y extremos C y N. Es probable que estas subunidades ASIC formen tetrámeros con cinética, sensibilidad al pH, distribución tisular y propiedades farmacológicas variables. [53]

Superfamilia TRP

Hay siete subfamilias dentro de la superfamilia TRP : TRPC (canónica), TRPV (vanilloide), TRPM (melastatina) , TRPP (policistina), TRPML (mucolipina), TRPA (anquirina) y TRPN (similar a NOMPC). [53] Las proteínas TRP generalmente constan de seis dominios transmembrana, S1, S2, S3, S4, S5 y S6, con un poro entre S5 y S6. Estos contienen extremos N y C intracelulares, que forman tetrámeros [61] y varían en longitud y dominio. [53] Dentro del canal hay anquirinas , que son proteínas estructurales que median las interacciones proteína-proteína, y se cree que contribuyen al modelo de anclaje de la apertura del canal activado por estiramiento. NOMPC, identificado en la mecanotransducción de D. melanogaster y miembro de la subfamilia TRPN, contiene una cantidad relativamente alta de anquirinas. [55]

Superfamilia selectiva K1

Los canales K2P constan de seis subfamilias y contienen cuatro dominios transmembrana, que forman dos poros cada uno entre los dominios 1-2 y 3-4. Los canales K2P también contienen un dominio N terminal corto y un dominio C terminal que varía en longitud. También hay una gran región de enlace extracelular entre el dominio 1 y el primer poro formado entre los dominios 1-2. [53]

Ejemplos

Los canales TRP son típicamente no selectivos, aunque algunos son selectivos para iones de calcio o magnesio hidratado, y están compuestos de proteínas integrales de membrana . Aunque muchos canales TRP se activan por cambio de voltaje, unión de ligando o cambio de temperatura, [53] se ha planteado la hipótesis de que algunos canales TRP están involucrados en la mecanotransducción. [56] Algunos ejemplos son TRPV4 , que media la carga mecánica en una variedad de tejidos, incluidos el hígado, el corazón, el pulmón, la tráquea, los testículos, el bazo, las glándulas salivales, la cóclea y las células endoteliales vasculares, [56] así como TRPC1 y TRPC6 , que están involucrados en la mecanosensación muscular. TRPC1 se expresa en los miocitos del corazón, las arterias y el músculo esquelético. TRPC1 se considera ampliamente como un "canal iónico operado por almacén" (SOC) no selectivo involucrado en la entrada de calcio después del agotamiento de calcio del retículo endoplásmico de la célula. [95] TRPC6 es un canal catiónico no selectivo permeable al calcio que se expresa en el sistema cardiovascular. TRPC6 es potencialmente un sensor del estiramiento de la membrana inducido mecánica y osmóticamente, y posiblemente esté regulado directamente por la tensión de la membrana. [95] Otros ejemplos incluyen TREK-1 y TRAAK que se encuentran en neuronas de mamíferos y se clasifican como canales de potasio en la clase de dominio de poro en tándem [96] [97] y "MID-1" (también conocido como "MCLC" o CLCC1 ). [98] [99]

Las seis subfamilias de canales K2P están reguladas por diversos estimulantes físicos, celulares y farmacológicos, incluidos el estiramiento de la membrana, el calor, el cambio de pH, el flujo de calcio y las proteínas quinasas. [53]

Relevancia clínica

Los canales iónicos activados por estiramiento desempeñan funciones importantes en muchas áreas diferentes de nuestro cuerpo. Las arterias resistentes a la constricción miogénica dependientes de la presión requieren estos canales para la regulación en el músculo liso de las arterias. [54] Se ha descubierto que se utilizan para la detección de volumen en animales y la regulación de la presión arterial . [60] Se ha demostrado que las bacterias alivian la presión hidrostática a través de los canales MscL y MscS. [60]

Patologías asociadas a canales iónicos activados por estiramiento

Los canales iónicos activados por estiramiento se han correlacionado con patologías importantes. Algunas de estas patologías incluyen arritmia cardíaca (como fibrilación auricular ), [60] hipertrofia cardíaca , distrofia muscular de Duchenne , [54] y otras enfermedades cardiovasculares . [56]

Bloqueo de los canales iónicos activados por estiramiento

Se ha demostrado que el gadolinio (Gd 3+ ) y otros lantánidos bloquean la función de los canales iónicos activados por estiramiento. Se ha demostrado que la toxina peptídica aislada de la tarántula rosa chilena ( Grammostola rosea , sinónimo G. spatulata ), mecanotoxina 4 (GsMTx4) inhibe estos canales desde el lado extracelular, pero no inhibe todos los canales iónicos activados por estiramiento y, en particular, no tiene efecto sobre los canales 2p. [60]

Lista de enfermedades asociadas a los canales mecanosensibles

Las anomalías en la función de los canales MS pueden causar: [25]

Véase también

Referencias

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Lo siguiente no se menciona en el artículo y/o está en conflicto con Engler, A. et al., 2006:

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