O canal “CaV2.2”, um dos canais de cálcio dependentes de voltagem que controla o influxo de íons de cálcio e é expresso no terminal axônico das células nervosas para controlar a produção de neurotransmissores, é crucial para a transmissão do sinal entre as células nervosas. Transtornos mentais como transtorno bipolar, esquizofrenia, autismo, epilepsia e dor crônica têm sido associados a problemas de regulação da atividade do CaV2.2.
Os fosfolipídios são os blocos de construção do membrana celular. Está bem estabelecido que o fosfolipídio PIP2 é crucial para o funcionamento dos canais de cálcio dependentes de voltagem. No entanto, o mecanismo exato pelo qual o PIP2 controla a função do canal de cálcio não foi determinado devido à intrincada estrutura à qual várias subunidades estão ligadas.
A equipa de investigação do Professor Suh Byung-chang do Departamento de Ciências do Cérebro, DGIST, identificou o mecanismo de regulação dos canais de cálcio, que são essenciais para a transmissão de sinais entre células nervosas. Eles estudaram o mecanismo molecular do PIP2 relativo à ativação de vários receptores e canais iônicos.
Os cientistas, em particular, demonstraram que a sensibilidade do canal de cálcio dependente de voltagem ao PIP2 depende do grau em que a sua subunidade auxiliar, conhecida como unidade 2, está ligada à membrana celular.
Estas investigações serviram de base para este estudo, que procurou determinar o mecanismo fundamental pelo qual o PIP2 regula a atividade do CaV2.2 de forma diferente, dependendo se a unidade 2 está física ou molecularmente ligada à membrana celular. A equipe de pesquisa utilizou a recombinação genética para desenvolver vários modelos mutantes de canais CaV2.2 e duas unidades, que foram então verificados por métodos eletrofisiológicos.
Como resultado, descobriu-se que o PIP2 se liga ao 'loop I-II', ao qual se ligam as unidades β2, no canal CaV2.2 e ao 'S4II', um dos domínios de detecção de tensão, respectivamente, para regular a atividade do canal. Além disso, verificou-se que a ligação do PIP2 à alça I-II é determinada dependendo se a unidade β2 se liga à membrana celular, regulando assim a atividade do CaV2.2.
Além disso, foi confirmado que a atividade do CaV2.2 poderia ser regulada em tempo real através do desenvolvimento de um sistema que pudesse controlar artificialmente a ligação do PIP2 à alça I-II do CaV2.2 através da aplicação da unidade β2.
Os cientistas notado, “O resultado identificou um novo mecanismo de ação para a atividade do canal CaV2.2, que desempenha um papel vital na transmissão do sinal entre as células nervosas. Espera-se que forneça uma pista importante para o tratamento de transtornos mentais, como autismo, transtorno bipolar e esquizofrenia, e de doenças neurológicas fatais, como epilepsia e dor crônica no futuro”.
Jornal de referência:
- Cheon-Gyu Park, Wookyung Yu, Byung-Chang Suh, Base molecular da regulação dependente de PIP2 do canal CaV2.2 e sua modulação por subunidades CaV β. eLife. DOI: 10.7554 / eLife.69500
