El canal "CaV2.2", uno de los canales de calcio dependientes del voltaje que controla la entrada de iones de calcio y se expresa en la terminal del axón de las células nerviosas para controlar la producción de neurotransmisores, es crucial para la transmisión de señales entre las células nerviosas. Los trastornos mentales como el trastorno bipolar, la esquizofrenia, el autismo, la epilepsia y el dolor crónico se han relacionado con problemas con la regulación de la actividad de CaV2.2.
Los fosfolípidos son los componentes básicos de la membrana celular. Está bien establecido que el fosfolípido PIP2 es crucial para la función de los canales de calcio dependientes del voltaje. Sin embargo, no se ha determinado el mecanismo exacto por el cual PIP2 controla la función del canal de calcio debido a la intrincada estructura a la que se unen varias subunidades.
El equipo de investigación del profesor Suh Byung-chang en el Departamento de Ciencias del Cerebro, DGIST, identificó el mecanismo de regulación de los canales de calcio, que son esenciales para la transmisión de señales entre células nerviosas. Estudiaron el mecanismo molecular de PIP2 en relación con la activación de varios receptores y canales iónicos.
En particular, los científicos han demostrado que la sensibilidad del canal de calcio dependiente del voltaje a PIP2 depende del grado en que su subunidad auxiliar, conocida como unidad 2, está unida a la membrana celular.
Estas investigaciones sirvieron de base para este estudio, que buscó determinar el mecanismo fundamental por el cual PIP2 regula la actividad de CaV2.2 de manera diferente dependiendo de si la unidad 2 está unida física o molecularmente a la membrana celular. El equipo de investigación utilizó la recombinación genética para desarrollar varios modelos mutantes de canales CaV2.2 y dos unidades, que luego fueron verificados mediante métodos electrofisiológicos.
Como resultado, se encontró que PIP2 se une al 'bucle I-II', al que se unen las unidades β2, en el canal CaV2.2 y a 'S4II', uno de los dominios de detección de voltaje, respectivamente, para regular la actividad. del canal. Además, se encontró que la unión de PIP2 al bucle I-II se determina dependiendo de si la unidad β2 se une a la membrana celular, regulando así la actividad de CaV2.2.
Además, se confirmó que la actividad de CaV2.2 podría regularse en tiempo real mediante el desarrollo de un sistema que pueda controlar artificialmente la unión de PIP2 al bucle I-II de CaV2.2 mediante la aplicación de la unidad β2.
Los científicos señaló, “El resultado identificó un nuevo mecanismo de acción para la actividad del canal CaV2.2, que desempeña un papel vital en la transmisión de señales entre las células nerviosas. Se espera que proporcione una pista importante para el tratamiento de trastornos mentales, como el autismo, el trastorno bipolar y la esquizofrenia, y de enfermedades neurológicas mortales, como la epilepsia y el dolor crónico en el futuro”.
Referencia de la revista:
- Cheon-Gyu Park, Wookyung Yu, Byung-Chang Suh, Base molecular de la regulación dependiente de PIP2 del canal CaV2.2 y su modulación por las subunidades β de CaV. ELIFE. DOI: 10.7554 / eLife.69500
