Pela primeira vez, pesquisadores do Centro de Ciências da Saúde da Texas Tech University (TTUHSC) identificaram um resíduo de aminoácido específico responsável por inverter a comunicação entre a abertura da porta de ativação e a inativação do filtro de seletividade de um canal de potássio. O estudo foi publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) Edição de abril.

Luis G. Cuello, Ph.D., professor associado do Departamento de Fisiologia Celular e Biofísica Molecular TTUHSC e diretor do Core Facility Laboratory do Center for Membrane Protein Research, disse que sua equipe de pesquisa foi capaz de reverter a maneira como os canais de potássio funcionam das bactérias para os humanos.

"Normalmente, um canal de potássio abre o portão de ativação e gerencia a condução de íons por centenas de milissegundos, então, porque o portão de ativação e o filtro de conversa cruzada, o filtro sofre uma mudança em sua conformação que resultou em seu colapso, que cessa a condução de íons, inativando o canal, "Disse Cuello.

Os canais de potássio são proteínas extremamente especializadas que estão embutidas em uma membrana que envolve qualquer célula viva. Ao fechar e abrir uma restrição estreita conhecida como portão de ativação, eles controlam o transporte de íons de potássio para dentro e para fora da célula. O filtro de seletividade dos canais de potássio é a região dentro da estrutura da proteína responsável pela discriminação seletiva entre os íons potássio e sódio, que têm aproximadamente o mesmo tamanho. Cuello disse que esta área da proteína obtém uma passagem que se encaixa perfeitamente aos íons de potássio, mas é incapaz de acomodar os íons de sódio, o que o torna "seletivo" para íons de potássio. O filtro também pode atuar como uma porta secundária em série com a porta de ativação.

"Estabelecemos isso antes, resolvendo a estrutura cristalina de um canal de potássio aberto, "Cuello disse." A abertura da porta de ativação induz o colapso do filtro de seletividade que impede o fluxo de íons através dele, apesar de ter a porta de ativação aberta. O colapso de um canal de potássio é a causa subjacente de um processo conhecido como inativação do tipo C, o que torna o filtro de seletividade a porta de inativação do tipo C. "

Os canais de potássio são proteínas feitas de resíduos de aminoácidos. A TRONINA é um dos 20 resíduos de aminoácidos diferentes que uma célula usa para construir uma molécula de proteína. O laboratório de Cuello identificou um resíduo de Treonina (Treonina 75) como um jogador crucial que comunica a abertura da ativação ao filtro de seletividade do canal.

O acoplamento alostérico refere-se à comunicação entre duas regiões dentro de uma estrutura de proteína. Muitos medicamentos terapêuticos se ligam a um local específico dentro da estrutura da proteína (local de ligação) e produzem um efeito em algum outro local da proteína (local efetor). Identificar a rede de resíduos de aminoácidos que as proteínas usam para acoplar dois locais distantes é um passo importante para a compreensão, em nível atômico, de como as proteínas regulam todos os aspectos fisiológicos do corpo humano.

A pesquisa de Cuello encontrou uma maneira de reverter esse processo em um canal mutante, a mutação de treonina em alanina em canais que vão das bactérias até os humanos reverte o processo. Esses canais mutantes têm um filtro inativo de seletividade quando a porta de ativação é fechada e redefine para uma conformação condutiva quando a porta de ativação está aberta.

"Com este estudo, ganhamos conhecimento e controle sem precedentes sobre esses tipos de canais, "Disse Cuello." Ao desenvolver uma melhor compreensão e exercer um controle incomparável deste tipo de moléculas, estamos pavimentando o caminho para o design inteligente e a síntese de drogas terapêuticas novas e mais seguras para corrigir doenças associadas à disfunção dos canais de potássio. "