Characterization and regulation of Kv1.5-KvB1.3 complex
Author
Macías Martínez, ÁlvaroEntity
UAM. Departamento de Bioquímica; Instituto de Investigaciones Biomédicas "Alberto Sols" (IIBM)Date
2014-03-07Subjects
Arritmia - Tesis doctorales; Cardiología - Tesis doctorales; Biología y Biomedicina / BiologíaNote
Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Bioquímica. Fecha de lectura: 7 de marzo 2014.Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Abstract
Los canales de potasio dependientes de voltaje (Kv) son proteínas de membrana involucradas en diversos
procesos fisiológicos y fisiopatológicos. De hecho, el funcionamiento electrofisiológico normal del corazón está
determinado por la propagación ordenada de potenciales de acción (PA) generados en miocitos individuales. Por
lo tanto, anomalías en la génesis, propagación, duración o configuración de estos PA constituyen la causa de
arritmias cardíacas. Las corrientes de K+ determinan la repolarización del PA cardíaco, el potencial de
membrana, el ritmo cardíaco, la refractariedad del tejido cardíaco y, por tanto, constituyen importantes dianas
moleculares para la acción de diversos moduladores de la función cardíaca. Los canales Kv1.5 son los
principales responsables de la génesis de la corriente de salida ultrarápida de potasio (IKur) y, debido a que se
expresan mayoritariamente en aurícula, la IKur determina la duración del PA auricular. Así, estos canales
representan una diana farmacológica para el desarrollo de fármacos útiles en el tratamiento de arritmias
supraventriculares. Estos canales se ensamblan con diversas subunidades Kvβ. En particular, las subunidades
Kvβ1.3 modifican las características electrofisiológicas de los canales Kv1.5, induciendo una inactivación rápida y
parcial, un mayor grado de inactivación lenta, un desplazamiento de la curva de activación hacia potenciales más
electronegativos, y una disminución en la sensibilidad del canal al bloqueo inducido por fármacos. Tras inhibir la
PKC con calfostina C los canales Kv1.5-Kvβ1.3 generan corrientes de pequeña magnitud y sin inactivación rápida
inducida por la Kvβ1.3. En esta Tesis Doctoral hemos investigado los mecanismos subyacentes a este fenómeno
utilizando técnicas electrofisiológicas y de imagen en sistemas heterólogos (células HEK293) y en tejidos nativos
(miocardio de rata y humano). Los resultados obtenidos demuestran la existencia de un canalosoma funcional de
Kv1.5, estrechamente regulado por PLC y PIP2, y constituido por, al menos, Kvβ1.3, el receptor de quinasas C
activadas (RACK1), PKCβI, PKCβII, y PKCθ en células HEK293. En este canalosoma, las subunidades Kvβ1.3
parecen tener un papel ‘conector’ entre Kv1.5 y RACK1 y, por tanto, con el resto de componentes del mismo. Un
canalosoma Kv1.5 muy similar se encontró en ventrículo de rata pero no en aurícula. La inhibición de PKC
inducida por calfostina C también modifica la inactivación dependiente de voltaje de los canales Kv1.5-Kvβ1.3, así
como sobre su farmacología que resulta ser más similar a la de Kv1.5. De hecho, los valores de IC50 para
bupivacaína y quinidina fueron similares a los obtenidos para el bloqueo de Kv1.5. Dado que la inhibición de la
PKC disminuye la magnitud de las corrientes generadas por los canales Kv1.5-Kvβ1.3, estudiamos el reciclaje de
los canales Kv1.5-Kvβ1.3. Observamos que la inhibición de la PKC promueve una reducción de la densidad de
canales Kv1.5 en membrana y un aumento de los canales internalizados sin modificar la cantidad total de los
mismos. Experimentos en los que transfectamos Rab11 constitutivamente activo demostraron que PKC está
involucrada en el reciclaje lento de los canales Kv1.5-Kvβ1.3 mediado por Rab11. Por último, analizamos el papel
funcional de la proteína Lgi1, que interfiere con la inactivación rápida inducida por Kvβ1 sobre los canales Kv1 y
que ha sido relacionada con ciertos tipos de epilepsia. Tras demostrar su expresión en el tejido cardíaco de rata,
con un patrón de expresión similar a Kvβ1.3, demostramos que Lgi1 anula la inactivación rápida inducida por
Kvβ1.3, tanto tras transfectar Lgi1, como tras añadirla a la solución interna de la pipeta; lo que se acompañaba
de una disminución en la cantidad de canal en la membrana celular y de modificaciones del citoesqueleto.
Además, demostramos que el patrón de expresión de Lgi1 es muy similar al de Kv1.5 en el ventrículo humano, lo
que nos lleva a proponer a Lgi1 como un nuevo e importante modulador del complejo Kv1.5-Kvβ1.3.
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