Caracterizacion del rol del residuo F380 en la conductancia a traves del canal de potasio hSlo

Abstract

Dentro de los canales de potasio, los canales dependientes de voltaje y de calcio intracelular se caracterizan por presentar una alta conductancia, que en el caso del canal de potasio humano hSlo alcanza los 250 pS. Además, todos los canales de potasio presentan los mismos residuos en el filtro de selectividad, siendo indispensables en el reconocimiento del K+ sobre el Na+. Estudios en el canal de potasio humano dependiente de voltaje y de calcio intracelular hSlo indicarían que un residuo en el vestíbulo intracelular del canal, F380, tiene un rol crítico en la cinética de activación del canal. Mutaciones del residuo a sus equivalentes en canales de menor conductancia, Shaker y herg demuestran que la conductancia de hSlo disminuye notablemente en ambos casos. La mutación a F380Y, el equivalente en herg, disminuye incluso la dependencia de calcio. Siguiendo en esta línea, se realizaron estudios enfocados en la caracterización de la función del residuo F380 en la conductancia a través del canal de potasio hSlo, realizando comparaciones con el canal mutante F380A. Para el desarrollo de estos estudios, se efectuaron simulaciones usando el método Adaptive Biasing Force (ABF); técnica basada en la integración termodinámica, para obtener finalmente un perfil de energía libre a lo largo de una coordenada de reacción, o PMF. Los resultados muestran que el gasto energético que implica el paso del ión K+ a través del poro es menor, y por lo tanto más favorable, en el canal hSlo que en el canal mutante F380A. El anillo de fenilalaninas del canal silvestre resulta ser crítico para la desolvatación del ión K+ antes de su ingreso al filtro de selectividad. Este proceso de desolvatación permite que el ión no enfrente una barrera energética antes de su llegada al filtro; una situación que si ocurre en el canal mutante. Palabras claves : Canal de Potasio, ABF, hSlo./ ABSTRACT: Within potassium channels family, large conductance, voltage-dependent, and Ca2+- sensitive K+ channels are distinguished to show large conductance; in case of human potassium channel hSlo reaches 250 pS. Moreover, all potassium channels have the same residues in selectivity filter, being essential in recognition of K+ over Na+. Studies about human voltage-dependent and Ca2+- sensitive K+ channel, hSlo, should indicate that a residue in the intracellular cavity of the pore, F380, has a critical role determining the activation kinetics of this channel. Mutations of F380 to its equivalent ones in low-conductance channels, Shaker and herg, showed that the hSlo conductance has remarkably reduced in both of them. F380Y channels, the equivalent one in herg, even reduces calcium dependence. Following this way, studies about descriptions of residue F380 in conductance through hSlo potassium channel were made, making comparisons with F380A mutant channel. For developing this studies, simulations using Adaptive Biasing Force (ABF) method, based in termodinamic integration, were carried out, to get inally a free energy profile through reaction coordinate, or PMF. The results show that, the energy-consuming involved in going the K+ ion past through the pore is lower, and therefore more favorable, in hSlo channel than in F380A mutant channel. The ring of phenylalanines of the wild type channel results to be critical for K+ ion desolvation, before its entry in selectivity filter. This desolvation process allows K+ ion does not confront an energy barrier, before its arrival to the filter; a situation that happens in F380A mutant channel.