Estudio de la activación de los canales TRP de fotorreceptores de Drosophila por lípidos derivados del Diacilglicerol

Abstract

Los sistemas biológicos de transducción de señales comparten mecanismos celulares conservados en diversos organismos. El estudio de los sistemas visuales de insectos, como el de la mosca Drosophila melanogaster, ha permitido comprender otros sistemas de transducción de señales así como el origen evolutivo de la visión en vertebrados. El modelo de Drosophila melanogaster es ampliamente utilizado gracias a la facilidad para realizar análisis genéticos y estudios funcionales.

Cada ojo compuesto del sistema visual de Drosophila melanogaster, está constituido por aproximadamente 800 omatidios, los cuales a su vez están constituidos por ocho células fotorreceptoras. En ellas existe una especialización de la membrana celular que corresponde al rabdómero, donde ocurre el proceso de fototransducción.

La cascada de fototransducción se inicia con la absorción de un fotón de luz por la rodopsina y termina con la activación de los canales TRP y TRPL, los cuales han sido identificados como los canales de la respuesta a la luz. La evidencia recopilada hasta la fecha, sugiere que el diacilglicerol (DAG) y los ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs) derivados de la metabolización del fosfatidilinositol-4,5-bifosfato (PIP2) podrían ser los agonistas de los canales TRP. A pesar de los numerosos esfuerzos realizados en los últimos 20 años, la relación entre el mecanismo de activación de los canales TRP y los productos metabólicos de la vía de transducción de la fosfolipasa C (PLC), aún no está clara.

La incorporación de PUFAs en una membrana lipídica altera el perfil de presiones internas de la bicapa e inducen cambios en su curvatura. Este fenómeno se observa cuando se incorporan moléculas diferentes a las que constituyen la membrana, y depende de parámetros como el largo y número de las insaturaciones de las cadenas alifáticas o el volumen y la carga de sus cabezas polares. Los canales mecanosensibles como TREK (“TWIK-related K+ channel”, canal de K+ relacionado con TWIK) y MscL (“mechanosensitive channel of large-conductance”, canales mecanosensibles de gran conductancia), los cuales son sensibles a lípidos, responden a estos estímulos de forma indirecta en respuesta a cambios en la tensión originados por la inclusión de lípidos en la membrana donde se aloja el canal. Con estos antecedentes, nos propusimos determinar si la activación de los canales TRP por los lípidos de membrana provenientes del metabolismo del PIP2, es función de su concentración y el número de insaturaciones en la cadena alifáticas.

Para este estudio se realizaron ensayos electrofisiológicos en parches escindidos de membrana rabdomérica, obtenidos de omatidios parcialmente disociados. Se probó el efecto de los PUFAs derivados del metabolismo del DAG sobre las corrientes unitarias del canal TRP, considerando el largo de las cadenas y el número de insaturaciones. En un principio estudiamos el ácido linoleico (LA; 18:2), el ácido linolénico (LNA; 18:3) y el ácido araquidónico (AA; 20:4) debido a que estos tres lípidos poseen el mismo número de carbonos en la cadena alifática, pero se diferencian en el número de insaturaciones.

De los resultados obtenidos, se observa un aumento en la actividad de los canales, que depende de la concentración de los PUFAs, así como una correlación entre el incremento del número de insaturaciones en la cadena alifática y el nivel de activación de los canales. A igual concentración de LNA (3 insaturaciones) se aprecia un mayor nPo (fracción de tiempo abierto para uno o más canales) que con LA (2 insaturaciones). Además, se observó una latencia en el inicio de la respuesta, al igual a lo que ocurre en la activación de canales mecanosensibles inducidos por lípidos.

Para finalizar este estudio, se requiere de un mayor número de observaciones que permitan validar estadísticamente los resultados