Regulación de canales Kv4 por subunidades beta accesorias

Resumen

Los canales de potasio regulados por voltaje (KV) son proteínas de membrana que juegan diversos papeles fisiológicos en tejidos excitables y no excitables. Estos canales son esenciales para generar potenciales de acción en el sistema nervioso central y, cuando están defectuosos, dan lugar a enfermedades tales como las arritmias cardiacas y la epilepsia. Debido a esto, tienen una gran relevancia farmacológica. KV4.3 pertenece a los KV y es uno de los responsables de la génesis de la corriente transitoria de salida de potasio (Ito) expresada en miocitos cardiacos y de la corriente somatodendrítica de potasio de tipo A (ISA o IA) en neuronas. Aunque la corriente producida por las subunidades α de KV4.3 muestra propiedades biofísicas similares a las de la corriente Ito nativa, existen diferencias. Los canales KV4.3 nativos necesitan subunidades auxiliares que modulan sus propiedades biofísicas y su tráfico a membrana. La proteína de interacción con canales KV 2 (KChIP2) modifica las propiedades de los canales KV4.3 y es abundante en corazón. KChIP2 es necesaria para generar la corriente Ito cardiaca. Se ha observado una disminución en los niveles de expresión tanto de proteína como de mRNA de KChIP2 en diversas enfermedades cardiacas, tales como la hipertrofia, insuficiencia cardiaca, infarto de miocardio, fibrilación auricular o en la cardiomiopatía diabética. KChIP3, también conocida como DREAM o calsenilina, es una proteína multifuncional perteneciente a la subfamilia de sensores neuronales al calcio, con funciones específicas según el compartimento celular. En el núcleo, KChIP3 actúa como un represor de la transcripción dependiente de Ca2+. Fuera del núcleo, interactúa con presenilinas o con canales KV4 para modular la liberación de calcio del retículo o el gating y el tráfico de los canales, respectivamente. KChIP3 se expresa mayoritariamente en el SNC, principalmente en hipocampo. Se han relacionado las alteraciones en la expresión de DREAM con varias patologías neuronales tales como ataxia, epilepsia o enfermedades neurodegenerativas. Estudios previos han demostrado que KChIP3 se expresa a la baja en modelos murinos de enfermedad de Huntington, así como en pacientes con enfermedad de Huntington (HD). En la presente Tesis Doctoral hemos considerado que esta baja expresión de KChIP3 está asociada a un mecanismo de neuroprotección endógeno en HD. Hemos analizado los efectos de Repaglinida y CL-888 sobre las corrientes generadas por los canales KV4.3, KV4.3-KChIP2 y KV4.3-KChIP3. Nuestros resultados demuestran que la unión de Repaglinida o CL-888 a KChIP2 y KChIP3 contrarresta los efectos de estas subunidades reguladoras sobre las corrientes de potasio, reduciendo la amplitud del pico y acelerando la cinética de inactivación. Además, la Repaglinida es más selectiva y presenta mayor afinidad que el CL-888 por KChIP2 y KChIP3. Nuestros resultados sugieren que la Repaglinida es capaz de unirse a KChIP2 y KChIP3 y bloquear su interacción con el canal. Así, la Repaglinida potencia el papel neuroprotector de KChIP3 en la enfermedad de Huntington, puesto que impide su actividad. Al mismo tiempo, la Repaglinida inhibe KChIP2. Esta falta de selectividad hace necesaria la búsqueda de nuevos compuestos igualmente eficaces, pero más selectivos frente a KChIP3.