Escudriñando el funcionamiento de los canales iónicos y RAPG
Por Doctor Eloy Gerardo Moreno Galindo*
Como profesor-investigador de nuestra Universidad, mi campo de estudio son unas proteínas que se encuentran prácticamente en todos los organismos. Dichas proteínas se llaman canales iónicos y receptores acoplados a proteínas G (RAPG). Por si es de interés del lector, en colaboraciones previas he descrito qué son estas proteínas, por qué las estudiamos (https://issuu.com/elcomentario2019/docs/edicion-sabado-10dic22), cuál es su importancia (usando de ejemplo su papel en los 5 sentidos tradicionales: https://elcomentario.ucol.mx/?p=85549) y cómo incluso han sido un buen modelo para el avance y desarrollo de la ciencia (https://elcomentario.ucol.mx/?p=216516).
Recordando un poco, los canales iónicos y RAPG son dos grandes familias de proteínas localizadas en la membrana celular, aquella que rodea a las células de los seres vivos. Los primeros controlan la entrada y salida de los iones (electrolitos) sodio, potasio, calcio, cloro y otros; mientras que los RAPG transmiten señales desde el exterior hacia el interior celular, activando rutas de señalización intracelulares. Ambas familias de proteínas son esenciales para funciones tan básicas como la transmisión nerviosa, el gusto, el olfato, la vista, la función cardiaca, el sistema inmune y muchas más.
Para entender cómo funcionan los canales iónicos y los RAPG es esencial hablar de su especificidad, analizada en base a dos aspectos. El primero es el estímulo o mecanismo que origina que empiecen a trabajar, siendo las sustancias y el voltaje celular dos de los más importantes; así, existen canales iónicos que son activados por la unión de diferentes sustancias (los receptores-canal) y otros son sensibles al voltaje; mientras que los RAPG sólo son activados por sustancias. El segundo aspecto tiene que ver con lo que están controlando: en los canales iónicos, el tipo de ion que atraviesa la membrana, y en los RAPG, la vía de señalización que es activada dentro de la célula.
Los canales iónicos y RAPG, al ser proteínas, están formadas por una larga cadena de 20 posibles aminoácidos unidos uno tras otro, que llegan a ser de varias decenas, cientos y hasta miles de ellos, según el tamaño de la proteína. Dicha secuencia de aminoácidos es específica de cada proteína y se pliega como si fueran un origami llegando a formar estructuras tridimensionales que se encuentra insertadas en la doble capa de lípidos de la membrana celular.
Para el estímulo activador, sucede que, dependiendo de la estructura química de las sustancias, ellas tienen la capacidad de unirse sólo a ciertos sitios específicos de los canales iónicos y RAPG en su parte externa, con una forma de reconocimiento semejante al de una “llave con su cerradura”. Cuando una sustancia se une a una de estas proteínas mueve pequeñas partes de la proteína y se producen cambios en su forma en ciertas regiones. Esto, en los receptores-canal, termina produciendo un poro o “canal” por el cual un tipo de ion atraviesa de adentro hacia afuera de la célula o viceversa; mientras que en los RAPG provoca el “encendido” o activación de vías de señalización dentro de la célula. En los canales iónicos sensibles a voltaje, el cambio inicial en su estructura es provocado por el voltaje celular, quien es detectado por ciertos aminoácidos con carga eléctrica.
Respecto a la especificidad de lo que controlan, el poro de los canales iónicos tiene un filtro, formado por aminoácidos específicos, para seleccionar el tipo de ion (sodio, potasio, calcio o cloruro) que puede pasar a través de él. Por su parte, la especificidad de la vía de señalización intracelular activada por los RAPG está determinada genéticamente, donde hay una asociación específica entre el tipo de RAPG y su respectiva vía de señalización acoplada.
En términos generales, lo anterior es parte de lo que sí se conoce sobre cómo es que funcionan los canales iónicos y RAPG; sin embargo, todavía hay muchas cosas desconocidas. Por ejemplo, el funcionamiento de los canales sensibles a voltaje puede ser afectado por algunas sustancias, internas (propias del cuerpo) o externas como los medicamentos; y recientemente se empieza a conocer que los RAPG también pueden ser regulados por el voltaje. Igualmente, muchos otros estímulos pueden regular a estas relevantes proteínas. Si a esto le sumamos que existen grandes familias de estas proteínas, algunas de ellas con varios miembros, el tipo de célula, tejido y sistema de los organismos en donde se encuentren tanto los canales iónicos como los RAPG, pues no siempre son exactamente las mismas respuestas, ya que pueden depender del contexto celular y/o del entorno biológico donde se localizan.
De esta manera, la multitud de factores que puedan regular el trabajo de los canales iónicos y RAPG representa un gran reto para seguir escudriñando esta interesante línea de investigación. Después de todo, esta es una actividad a la que muchas personas del mundo dedicamos buena parte de nuestra vida.
Referencias:
Canales iónicos: https://www.itaca.edu.es/canales-ionicos.htm
RAPG: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK518966/
*Profesor-Investigador del Centro Universitario de Investigaciones Biomédicas de la Universidad de Colima, de las clases de Bioestadística y Seminarios de Investigación en el Posgrado de Ciencias Fisiológicas.
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