Efecto de la modificación del estado Redox sobre la inhibición por magnesio de canales de calcio miocárdicos sensibles a ryanodina

Abstract

Los iones calcio, como segundos mensajeros, son de importancia central en la regulación de variados procesos celulares. Las señales de Ca2+ son generadas por ingreso de Ca2+ desde el medio extracelular y/o por liberación de éste desde los reservorios intracelulares. Dos diferentes vías permiten la liberación de calcio desde el retículo sarco/endoplasmático: los canales con receptor para 1,4,5-inositol trifosfato y los canales liberadores de calcio sensibles a ryanodina. Las distintas categorías taxonómicas de animales, expresan diversas isoformas de receptores de ryanodina (RyR) en las diferentes células excitables. En los mamíferos, RyR-1 es la principal isoforma encontrada en las células musculares esqueléticas, mientras que RyR-2 es la principal isoforma de las células del músculo cardíaco. Los canales liberadores de calcio sensibles a ryanodina están regulados por la unión de varios iones y moléculas (Ca2+, Mg2+, H+, ATP, y ADP-ribosa cíclica), por la interacción con otras proteínas (receptores de dihidropiridinas, calmodulina, FKBP12, triadina, juntina, y calsecuestrina), y por reacciones metabólicas que producen modificaciones covalentes de la proteína-canal (fosforilación y oxidación). Estudios previos indican que los canales RyR presentan distintas respuestas a la concentración citoplasmática de calcio, activándose a concentraciones de calcio del orden M, e inhibiéndose a concentraciones de calcio mM. Además, el Mg2+ es un potente inhibidor de la liberación de calcio, a las concentraciones encontradas en el músculo esquelético. Este efecto inhibitorio es muy marcado sobre la isoforma RyR-1, mientras que la inhibición sobre la isoforma RyR-2 es menos pronunciada. Se ha demostrado que la modificación redox de los residuos SH del canal RyR altera su respuesta al Ca2+ y al Mg2+. La oxidación aumenta la afinidad aparente para la activación por Ca2+ y disminuye la afinidad para la inhibición por Ca2+ y/o Mg2+. Inversamente, la reducción de los residuos SH disminuye la afinidad para la activación por Ca2+ y aumenta la afinidad para la inhibición por Ca2+ y/o Mg2+. El propósito de esta memoria de título es estudiar, a nivel de canal único, la modificación de la inhibición por magnesio mediada por oxidación y/o reducción de residuos SH de canales RyR de músculo cardíaco, además de caracterizar el mecanismo por medio del cual la oxidación disminuye la inhibición por magnesio. Nuestros resultados mostraron que los canales con respuesta de tipo MS, correspondientes a canales más reducidos, presentan una Ki para el Mg2+ menor que los canales con respuesta de tipo C, los cuales están más oxidados (Marengo et al., 1998). Además, encontramos que un canal con una conducta espontánea de tipo MS puede disminuir su sensibilidad a la inhibición por Mg2+ por oxidación de sus residuos SH, al transformarse en un canal de tipo C. Estos efectos fueron reversibles por reducción de residuos SH. Utilizando el modelo publicado previamente por Laver et al. (1997) para explicar la inhibición por Mg2+ de los canales RyR, se encontró que a bajas concentraciones de calcio (6 M), los canales con respuesta de tipo MS fueron inhibidos por Mg2+ principalmente por competencia de éste con el Ca2+ por el sitio activador para Ca2+ (inhibición Tipo I). Los canales de tipo C fueron inhibidos principalmente por la unión del Mg2+ a los sitios inhibidores de baja afinidad, los cuales no discriminan entre Ca2+ y Mg2+ (inhibición Tipo II). A concentraciones de Ca2+ más altas (13 M), tanto la unión al sitio activador para Ca2+ como a los sitios inhibidores para divalentes contribuyeron a la inhibición por Mg2+ de los canales de tipo MS