Relaciones estructura-función en el cilio primario. Conexión entre canales y microtúbulos

HF CANTIELLO.

Rosario, Santa Fe

Simposio; Reunión Anual de la Sociedad Argentina de Fisiología; 2012

SAFIS

El cilio primario (CP) es una organela considerada históricamente un apéndice vestigial de las células eucariontes. Recientemente se le atribuyen funciones sensoriales relevantes. Varias enfermedades quísticas, como las poliquistosis renales están asociadas a la disfunción ciliar, llamadas “ciliopatías”. El CP está constituido por un axonema, conformado por microtúbulos (MTs), que regularía la estructura y función celulares. El CP está recubierto por una membrana con propiedades únicas y poco conocidas. Estudios recientes indican que la policistina-2 (PC2), canal catiónico TRP no selectivo, está presente en el CP de células epiteliales renales. Los MTs son reguladores de canales iónicos. Hemos evaluado la regulación por MTs, de la función de PC2 de distintos orígenes, incluidas las membranas ciliares de células epiteliales. Los efectos con colchicina, taxol, tubulina y GTP indicaron que los MTs y sus proteínas motoras asociadas, como la KIF3A, controlan la actividad de la PC2. Dada la importancia de la misma, y otros canales TRP en el movimiento de Ca2+, recientemente nos hemos abocado a estudiar las propiedades de este catión en la transducción de señales en los MTs. Los MTs son cilindros huecos de dímeros de alfa y beta-tubulina. Hemos demostrado que los MTs se comportan como transistores biomoleculares capaces de amplificar señales eléctricas, medidas mediante una técnica derivada del "patch-clamp". Estos datos proporcionaron la primera evidencia experimental de que los MTs procesarían información eléctrica, lo que sería un mecanismo novedoso de señalización celular. Más recientemente, demostramos que la concentración citoplasmática de Ca2+, modula estas propiedades de los MTs. Mientras que un aumento en la concentración de Ca2+ incrementó la amplificación eléctrica por MTs, la transferencia de energía fue mayor a bajas concentraciones. Esto permitió hipotetizar que el Ca2+ asociado a la superficie del polímero, regularía las propiedades eléctricas de los MTs. Para poder explorar la distribución de cargas en la superficie del MT, se realizó un mapeo eléctrico de estructuras microtubulares por microscopía de potenciales de superficie (MPS) y acoplado a microscopía de fuerza atómica (AFM). Se encontró una fuerte correlación lineal entre la magnitud del potencial de superficie y los parámetros físicos del MT. Se observó la presencia de fisuras topológicas a lo largo de su superficie, lo que podría contribuir a sus propiedades eléctricas. Nuestra hipótesis es que el Ca2+ intraciliar, controlaría tanto la amplificación eléctrica del MT, como el acoplamiento de señales eléctricas transferidas axialmente, siendo el polímero una línea de transmisión eléctrica amplificadora. A partir de los datos obtenidos y las teorías existentes, se postula un modelo sensorial del cilio primario, donde los MTs controlarían la función de canales ciliares, cuyo transporte de Ca2+ controlaría la transmisión de señales eléctricas por los MTs.