Canales regulados por ligandos

activación, y así interrumpir el impulso nervioso para preparar la neurona postsináptica para el siguiente impulso. Otra función importante de los canales de Cl- sucede en los glóbulos rojos de la sangre: en los tejidos la entrada de Cl- en eritrocitos fuerza la salida de bicarbonato de éstos,con lo que entra CO2 al eritrocitoo. En los pulmones, la salida de Cl- del eritrocito fuerza la entrada de bicarbonato de la sangre, con lo que sale CO2 al torrente sanguíneo pulmonar. Así se transporta más cantidad de CO2 de los tejidos a los pulmones.

Canales regulados por ligandos[editar]

Los canales iónicos abren en respuesta a la unión de determinados neurotransmisores u otras moléculas. Este mecanismo de abertura es debido a la interacción de una substancia química (neurotransmisor u hormonas) con una parte del canal llamado receptor, que crea un cambio en la energía libre y cambia la conformación de la proteína abriendo el canal. Los ligandos regulan la apertura de canales de los receptores.7 Estos canales son llamados ligando dependientes y son importantes en la transmisión sináptica. Los canales ligando dependientes tienen dos mecanismos de abertura:

por unión del neurotransmisor al receptor asociado al canal (receptores ionotrópicos, receptores activados directamente);

por unión del neurotransmisor al receptor que no está asociado al canal. Esto provoca una cascada de eventos enzimáticos, una vez que la activación de proteínas G promueve la abertura del canal debido a la actuación de enzimas fosforiladoras.

En el caso de los canales activados por ligando, el sensor es una región de la proteína canal que se encuentra expuesta ya sea al exterior o al interior de la membrana, que une con gran afinidad una molécula específica que lleva a la apertura o cierre al canal.

Canales mecanosensibles[editar]

Canales iónicos regulados por un impulso mecánico que abren en respuesta a una acción mecánica. Los canales mecanosensibles, como los que se encuentran en los corpúsculos de Pacini, se abren por el estiramiento que sufre la membrana celular ante la aplicación de presión y/o tensión. El mecanismo sensor en esta última clase de canales no es claro aún, sin embargo, se ha propuesto que los ácidos grasos de la membrana actúan como los agentes sensores mediante la activación de fosfolipasas unidas la membrana1 o bien se ha propuesto que participa el citoesqueleto que se encuentra inmediatamente por debajo del canal.

Rol biológico[editar]

Los canales iónicos son especialmente importantes en la transmisión del impulso eléctrico en el sistema nervioso. De hecho, la mayor parte de las toxinas que algunos organismos han desarrollado para paralizar el sistema nervioso de depredadores o presas (como por ejemplo el veneno producido por escorpiones, arañas, serpientes y otros) funcionan obstruyendo los canales iónicos. La alta afinidad y especificidad de estas toxinas ha permitido su uso como ligandos para la purificación de las proteínas que constituyen los canales iónicos. Muchos agentes terapéuticos median sus efectos por la interacción con estas proteínas, como por ejemplo alguno agentes ansiolítico, antihipertensivo, antiarrítmico, etc.

Los canales iónicos se presentan en una gran variedad de procesos biológicos que requieren cambios rápidos en las células, como en el corazón, esqueleto, contracción del músculo, transporte de iones y nutrientes a través de epitelios, activación de linfocitos T o liberación de insulina por las células beta del páncreas. Los canales iónicos son un objetivo clave en la búsqueda de nuevos fármacos.

Propiedades de los canales iónicos relevantes para su función[editar]

- El transporte de iones a través de estos canales es extremadamente rápido. Más de un millón de iones por segundo puede fluir a través de ellos (107-108 iones/seg.) El flujo es mil veces mayor que la velocidad de transporte de una proteína transportadora, y por eso el transporte iónico es bastante eficiente.

- Elevada selectividad. Los canales iónicos son selectivos de los tipos de iones que permiten que crucen. El tipo de ion que se le permite pasar depende de la configuración electroquímica de las subunidades de la proteína, especialmente del lado inferior del poro: es común que un tipo de canal iónico permita el paso de varios tipos de iones, especialmente si comparten la misma carga (positiva o negativa).

- En algunos casos su apertura y cierre puede encontrarse regulado en respuesta a estímulos específicos.8

Enfermedades relacionadas con canales iónicos (canalopatías)[editar]

La importancia de los canales iónicos en los procesos fisiológicos está clara a partir de los efectos de mutaciones en proteínas de canales iónicos específicos.9 Los defectos genéticos en el canal de Na+ de compuerta regulada por voltaje de la membrana plasmática del miocito conducen a enfermedades en las que los músculos periódicamente se paralizan (tal como sucede en la parálisis periódica hipercaliémica) o se vuelven rígidos (como en la paramiotonía congénita). La fibrosis quística es el resultado de una mutación que modifica un aminoácido en la proteína CFTR, un canal de iones Cl-; aquí el proceso defectuoso no es la neurotransmisión, sino la secreción por varias células glandulares exocrinas cuyas actividades están ligadas a los flujos de ion Cl-. Muchas toxinas presentes en la naturaleza actúan a menudo sobre canales iónicos, y la potencia de estas toxinas ilustra aún más la importancia del normal funcionamiento de los canales iónicos. La tetradotoxina (producida por el pez globo, Sphaeroides rubripes) y la saxitoxina (producida por el dinoflagelado marino Gonyaulax, causante de las “mareas rojas”) actúan uniéndose a los canales de Na+ de compuerta regulada por voltaje de las neuronas impidiendo de este modo los potenciales de acción normales. El pez globo es un ingrediente de la exquisitez japonesa fugu, que sólo puede ser preparada por chefs entrenados especialmente para separar tan suculento bocado del veneno mortal. Comer marisco que se haya alimentado de Gonyaulax puede ser también fatal; el marisco no es sensible a la saxitoxina, pero la concentran en sus músculos, que pasan a ser altamente venenosos para organismos más arriba en la cadena alimentaria. El veneno de la serpiente mamba negra contiene dendrotoxina, que interfiere con canales de K+ de entrada regulada por voltaje. La tubocurarina, componente activo del curare (usado como veneno para flechas en el Amazonas) y otras dos toxinas de venenos de serpiente, cobrotoxina y bungarotoxina, bloquean el receptor de acetilcolina o impiden la abertura de su canal iónico. Al bloquear señales desde los nervios a

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