Transporte de cationes de metales divalentes tóxicos por la Ca2+-ATPasa de membrana plasmática

MALLKU ONTIVEROS; IRENE MANGIALAVORI; JORGE MARTIARENA; JUAN PABLO F.C. ROSSI; MARIELA FERREIRA-GOMES

Buenos Aires

Jornada; Jornadas Conciencia de la Facultad de Farmacia y Bioquímica; 2013

La bomba de Ca2+ de membrana plasmática (PMCA) transporta activamente Ca2+ hacia el medio extracelular acoplado a la hidrólisis de ATP. La expulsión del catión se produce en contra del gradiente electroquímico, manteniendo la homeostasis celular. La PMCA se puede encontrar autoinhibida o activada tanto por la unión del complejo Ca2+-calmodulina al dominio C-terminal, como por la interacción de la región transmembrana con fosfolípidos ácidos como la fosfatidilserina, aumentando la afinidad de la bomba por Ca2+ y la velocidad máxima de transporte [1; 2]. La PMCA es un transportador ubicuo, que se encuentra en la membrana plasmática de plantas y de animales. El objetivo de este trabajo es estudiar el efecto sobre la PMCA de cationes divalentes de conocida toxicidad y determinar como repercuten dichos cationes sobre el funcionamiento de la bomba tanto en su estado autoinhibido como activado. Las preparaciones de PMCA purificada [2] y vesículas inside-out (IOVs) [3] se obtuvieron a partir de membranas aisladas de eritrocitos humanos. Se midió la actividad catión-ATPasa (C2+ -ATPasa) en función de los iones Sr2+, Ba2+, Pb2+, Co2+ y Cd2+ en la enzima purificada. Además, se estudió el transporte activo en presencia de dichos cationes en IOVs midiendo cambios en la dispersión de la luz de las vesículas [3]. Los resultados muestran que: (a) La PMCA es capaz de transportar Sr2+, Pb2+ y Co2+ tanto por la enzima autoinhibida como activada; mientras que el Ba2+ solo es transportado cuando la enzima se encuentra activada (b) Estos cationesse transportan con diferentes afinidades y velocidades máximas hasta determinadas concentraciones, a partir de la cual la actividad de la enzima disminuye; (c) El Cd2+ inhibe la enzima aún a bajas concentraciones; sin embargo el agregado de protectores de grupos sulfhidrilos de los aminoácidos residuales como el ditiotreitol, permitió revertir parcialmente la inhibición. (d) Tanto la actividad C2+‑ATPasa y el transporte de C2+medido por dispersión de luzmuestran un comportamiento similar que revela que ambos procesos están acoplados.  Los resultados sugieren que la PMCA es capaz de transportar cationes distintos al Ca2+ aunque existe una diferencia en la capacidad de transporte y en la afinidad de la bomba por dichos cationes. El hecho de que no existan diferencias significativas entre el transporte de Sr2+ y Ca2+ puede deberse a que sus radios atómicos son similares (1.15 A; 0.98 A, respectivamente). Aquellos cationes con radios atómicos menores o mayores al Ca2+, se transportan con menor eficiencia, lo que sugiere que el tamaño del catión debe ser óptimo para la interacción con el sitio de unión a la enzima. Estos resultados indican que la PMCA podría contribuir al proceso de desintoxicación cuando estos cationes divalentes penetran en la célula como resultado de la contaminación ambiental. [1] Mangialavori y col. (2009) J Biol Chem. 284, 4823-4828 [2] Filomatoriy col. (2003) J Biol Chem. 278, 22265-22271 [3] Rossi y col. (1982) J Physiol. 327,1-15