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Canales mecanosensibles

Los canales mecanosensibles ( MSC ), los canales iónicos mecanosensibles o los canales iónicos activados 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 eukarya. [5] Son los sensores de varios sistemas, incluidos los sentidos del tacto, el oído 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 permeantes, desde no selectivos entre aniones y cationes en bacterias , hasta cationes selectivos 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, perciben y responden a estímulos mecánicos. [6] Las MSC funcionan como mecanotransductores capaces de generar señales tanto eléctricas como de flujo de iones 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 prevenir la lisis. En las células especializadas de los organismos superiores, otros tipos de MSC son probablemente la base de los sentidos del oído y del tacto y perciben la tensión necesaria 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 sentir la fuerza de la gravedad. Las MSC no son sensibles a la presión, pero sí al estrés local, muy probablemente a la tensión en la bicapa lipídica circundante. [9]

Historia

Los canales mecanosensibles fueron descubiertos en 1983 en el músculo esquelético de polluelos 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 la EM, la comprensión de su estructura y función ha aumentado enormemente, y varias de ellas han sido clonadas. Específicamente, los canales mecanosensibles eucarióticos clonados incluyen los canales de dominio 2P selectivos 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 controlados 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 espesor 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 ciliadas 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 del estímulo sensorial son especialmente sensibles a la estimulación. Esto resulta 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, haciendo así 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 sentir 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, el oído, 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 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 con el equilibrio y la sensación propioceptiva . [55]

También se ha descubierto que los canales que tradicionalmente se han conocido simplemente como "controlados por voltaje" o "activados por ligando" son mecánicamente sensibles. Los canales exhiben sensibilidad mecánica como propiedad general. Sin embargo, la tensión mecánica afecta a varios tipos de canales de diferentes maneras. Los canales controlados por voltaje y ligandos pueden modificarse ligeramente mediante estimulación mecánica, lo que podría cambiar ligeramente su capacidad de respuesta o permeabilidad , 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 riñón y pulmón; La subfamilia ASIC está involucrada en el condicionamiento del miedo , la formación de recuerdos y la sensación de dolor . [61] La superfamilia de canales TRP se encuentra en células receptoras sensoriales que participan en la sensación de calor, el gusto, el olfato, el tacto y la regulación osmótica y de 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, los canales iónicos activados mecánicamente también se encuentran en los estereocilios del oído interno. Las ondas sonoras pueden doblar los estereocilios y abrir canales iónicos que conducen a la creación de impulsos nerviosos. [63] Estos canales también desempeñan un papel en la detección de vibraciones y presión mediante 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: canales con compuerta mecánica, que están influenciados directamente por deformaciones mecánicas de la membrana, y canales mecánicamente sensibles, que se abren mediante segundos mensajeros liberados del verdadero compuerta mecánicamente. canal. [53]

Las deformaciones mecánicas en la membrana celular pueden aumentar la probabilidad de que se abran los canales. Las proteínas de la matriz extracelular y del citoesqueleto están unidas a los dominios extra e intracitoplasmáticos, respectivamente, de los canales iónicos activados por estiramiento. La tensión sobre 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 procarióticas se abren mediante deformación directa de la membrana bicapa lipídica . [55] Los canales que se ha demostrado que utilizan exclusivamente este mecanismo de activación son los canales TREK-1 y TRAAK . En estudios que utilizan células ciliadas de mamíferos , el mecanismo que atrae las proteínas unidas desde el dominio intra 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 de la entrada de calcio a los axones y botones dentro de las redes neuronales. [65] Tenga en cuenta que esto no es una indicación de "estimulación magnética" de 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 en forma de poro cuando los canales de proteínas se activan mediante un estímulo mecánico. Actualmente existen dos modelos del proceso de activación que explican cómo se abren los canales iónicos activados por membrana.

Mecanismo de activación del modelo MS.Stretch activado, 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, lo que lleva a la apertura de los canales. La tensión percibida por las proteínas 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 proteína y la bicapa. [69]

Mecanismo de activación de MSC: modelo de atadura similar a un resorte: las ataduras están unidas a las proteínas del canal y están conectadas al citoesqueleto. Las correas actúan como mecanismos de resorte de una persiana. Figura adaptada de Lumpkin et al. [67]

Modelo de correa tipo resorte : en este modelo, una correa tipo resorte se une directamente al canal MS y puede estar presente en el citoesqueleto o 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 particular es el responsable de activar las células ciliadas responsables de la audición en los vertebrados. [70]

MSC bacterianas

Los canales bacterianos de MS se descubrieron por primera vez mediante experimentos de patch-clamp en E. coli. [71] Se han clasificado en función de su conductancia en mini (MscM), pequeños (MscS) y grandes (MscL ). Estos canales funcionan en modo tándem y son responsables de la regulación de la turgencia en las bacterias; cuando se activa por cambios en la presión osmótica. MscM se activa primero a presiones realmente bajas, seguido de MscS y, finalmente, MscL es la última posibilidad de supervivencia durante el shock osmótico. Su tarea quedó demostrada cuando las bacterias a las que les faltaban MscS y MscL fueron lisadas después de la exposición a descargas osmóticas. [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, arqueas y plantas grampositivas y gramnegativas. El canal MscS se encontró después de estudios en esferoplastos de E. coli . [69] La identificación de la familia de genes necesaria para la EM de conductancia pequeña se realizó 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 aclarada después del estudio de cristalografía realizado por Bass et al. [74] que demostró que con 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 mirando hacia el periplasma y el C-terminal incrustado en el citoplasma . El TM3 está altamente conservado en la familia MscS y se cree que desempeña un papel importante en la activación procariótica de la EM. [75] MscS es una pequeña proteína compuesta de 286 residuos de aminoácidos activados tanto por la tensión en la bicapa lipídica como por el voltaje; en 2002 Vásquez et al. [76] detallaron este proceso y mostraron que durante el cambio del estado cerrado al estado abierto, TM1 se inclina y gira haciendo que TM2 quede expuesto a la membrana y las hélices de TM3 se expanden, inclinan y giran. Durante la reordenación, la parte confinada del poro se midió como 11 Å y las moléculas de agua eran más accesibles para el 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 del voltaje debido a los tres residuos de arginina presentes en esos dominios. [77]

Aunque MscS se activa mediante voltaje, se ha demostrado que el voltaje en sí es insuficiente para abrir el canal, funcionando así de manera cooperativa con el canal. Cuanto más voltaje positivo, mayores serán las probabilidades de abrir el canal mientras todavía se aplique presión por encima del umbral en el sistema; El rendimiento de este canal a mayor voltaje no se ha comprendido completamente. 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 bacterias, MscL fue el primer canal de MS clonado y secuenciado, y es, con diferencia, uno de los canales más estudiados. El gen que codifica la proteína MscL es trkA y está situado en la membrana interna de E. coli . La proteína es de 17 KDa y consta de 136 aminoácidos; en su mayoría residuos hidrofóbicos que dan como resultado dos segmentos hidrofóbicos; sin embargo, se supone 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 cisteínas en este canal. [79]

En 1998, el homólogo MscL de Mycobacterium tuberculosis Tb-MscL se dilucidó en estado cerrado mediante cristalografía de rayos X con una resolución de 3,5 Å. La proteína es un homopentámero compuesto mayoritariamente por regiones helicoidales en transorientación de las hélices con respecto a la bicapa, con dos dominios: el citoplasmático y el transmembrana. El canal tiene 85 Å de longitud, 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, por lo que tienen dos dominios transmembrana TM1 y TM2, siendo TM1 la región más conservada entre las proteínas MscL, especialmente en la región N-terminal. [80] Se encuentra en el citoplasma y forma una hélice α-hidrófoba llamada 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 aún en presencia de SDS. [82]

Durante la activación del MscL procariótico 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 se abra el canal. [83] El tamaño del poro en estado abierto es de aproximadamente 25 Å. La transición del estado cerrado al intermedio va acompañada de 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 separación de compartimentos, señalización entre otras. En el caso de los canales de proteínas procarióticas, 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 la membrana se ha estudiado ampliamente; las propiedades intrínsecas simples de los lípidos pueden explicar las contribuciones en la energía libre de los estados abierto, intermedio y cerrado de los canales MS. La bicapa posee diferentes características que le permiten transducir tensión y prevenir deformaciones exhaustivas, la primera es "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 del 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 MS 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 proceso en sí también es un factor importante. Durante la activación, los principales procesos que explican este evento son: desajuste hidrofóbico y 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 demostró que la longitud de la cola hidrofóbica afecta su funcionamiento además de soportar 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 la 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 la activación del canal.

Eucariotas

En los eucariotas, dos de los canales iónicos mecanosensibles más conocidos son los canales de potasio TREK-1 y TRAAK , los cuales se encuentran en las neuronas de los mamíferos .

Recientemente, se clonó una nueva familia de canales iónicos mecanosensibles, con dos miembros de 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 las 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 de MS se expresan de forma ubicua en la membrana de los procariotas, lo que sugiere su importancia. En Bacteria y Archaea la función de estos canales se conserva y se ha demostrado que desempeñan un papel en la regulación de la turgencia. En Eukarya MS los canales están implicados en los cinco sentidos. La familia principal es TRP y un buen ejemplo son las células ciliadas implicadas en el proceso de audición. Cuando una onda de sonido desvía los estereocilios, el canal se abre. Este es un ejemplo del mecanismo de activación Tether tipo resorte. Estudios recientes han revelado un nuevo papel de las vías mecanosensibles en las que las células madre mesenquimales ingenuas están comprometidas con un linaje particular en función de la elasticidad de su matriz circundante. [90]

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

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 procariótico y el modelo de células ciliadas de mamíferos. [55] [56] Se ha demostrado que los canales iónicos activados por estiramiento detectan vibraciones, presión, estiramiento, tacto, sonidos, sabores, olores, calor, volumen y visión. [53] [54] [57] Los canales iónicos activados por estiramiento se han clasificado en tres "superfamilias" distintas: la familia ENaC/DEG, la familia TRP y la familia selectiva K1. Estos canales están involucrados con 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, también se han encontrado canales activados por estiramiento en células desde bacterias hasta humanos. como 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 sanguínea, para regular el flujo iónico en los ambientes internos. [55]

Técnicas utilizadas para estudiar la EM

Esta es una breve lista de las técnicas más utilizadas para estudiar las propiedades, función, mecanismo y otras características de estos canales:

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

A través de experimentos realizados en el citoesqueleto y la matriz extracitoplasmática de los canales iónicos activados por estiramiento, se ha demostrado que estas estructuras desempeñan funciones importantes en la mecanotransducción. [53] En uno de esos experimentos con células cardíacas adultas, se tomaron registros de células completas en células exprimidas 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 su sensibilidad durante los siguientes minutos. [60] Los investigadores plantearon la hipótesis de que, inicialmente, el citoesqueleto amortiguaba la deformación mecánica de la compresión del canal. La despolarización a los cinco minutos fue el chasquido del citoesqueleto que posteriormente provocó que el canal sintiera las deformaciones mecánicas y respondiera así a los estímulos. Los investigadores creen que durante los pocos minutos en que el canal se reparó, el citoesqueleto debe estar reparándose y adaptándose nuevamente a los estímulos de compresión. [60]

Estructura

Superfamilia ENaC/DEG

asico

Hay seis subunidades ASIC conocidas , ASIC1a, ASIC1b, ASIC2a, ASIC2b, ASIC3 y ASIC4, que tienen dos dominios transmembrana, bucles extracelulares e intracelulares, y extremos C y N. Estas subunidades ASIC probablemente forman tetrámeros con diferentes cinéticas, sensibilidad al pH, distribución tisular y propiedades farmacológicas. [53]

superfamilia PRT

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 normalmente 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 en las interacciones proteína-proteína y se cree que contribuyen al modelo de atadura de apertura del canal activada 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 terminal N corto y un terminal C que varía en longitud. También hay una gran región conectora extracelular entre el dominio 1 y el primer poro formado entre los dominios 1 y 2. [53]

Ejemplos

Los canales TRP normalmente no son selectivos, aunque algunos son selectivos para iones de calcio o magnesio hidratados y están compuestos de proteínas integrales de membrana . Aunque muchos canales TRP se activan mediante cambios de voltaje, unión de ligandos o cambios de temperatura, [53] se ha planteado la hipótesis de que algunos canales TRP participan en la mecanotransducción. [56] Algunos ejemplos son TRPV4 , que media la carga mecánica en una variedad de tejidos, incluidos el hígado, el corazón, los pulmones, la tráquea, los testículos, el bazo, las glándulas salivales, la cóclea y las células endoteliales vasculares, [56] así como TRPC1 y TRPC6 , que intervienen en la mecanosensación muscular. TRPC1 se expresa en los miocitos del corazón, las arterias y el músculo esquelético. Se considera ampliamente que TRPC1 es un "canal iónico almacenado" (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 expresado en el sistema cardiovascular. TRPC6 es potencialmente un sensor de estiramiento de la membrana inducido mecánica y osmóticamente, y posiblemente esté activado 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 poros 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 realizan funciones importantes en muchas áreas diferentes de nuestro cuerpo. Las arterias de resistencia a la constricción miogénica dependiente 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 con 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 canales iónicos activados por estiramiento.

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

Lista de enfermedades asociadas a canales mecanosensibles.

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

Ver 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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