Estudio del transporte de iones en acuaporinas PIP

Abstract

Las proteínas PIP (plasma membrane intrinsic protein) son canales tetraméricos localizados en las membranas plasmáticas de las células vegetales pertenecientes a la familia MIP (major intrinsic proteins, también denominados AQP o acuaporinas debido a su función en el transporte de agua). En cada especie vegetal se expresa un gran número de PIPs con muy alta identidad de secuencia. Si bien estos canales presentan un eficiente transporte de agua, en los últimos años se ha demostrado que algunas PIP podrían funcionar, además, como canales iónicos, estableciendo así un grupo denominado icAQPs. Se ha postulado que, en estos canales, la conducción de iones se daría por un poro central conformado por la estructura tetramérica independiente del poro conductor de agua localizado en cada uno de los protómeros. A la fecha son pocos los ejemplos de canales PIP con función de canal iónico y, a pesar de la alta identidad de secuencia entre isoformas, las propiedades de conducción de las PIP son diferentes. En este contexto nos preguntamos ¿Cuáles son los determinantes estructurales que diferencian canales PIP que transportan iones de los que no lo hacen? ¿Cómo es el mecanismo de este transporte y su regulación? Así, este plan tiene como objetivo general abordar el estudio del transporte de iones en canales de la subfamilia PIP poniendo el foco de atención en sus particularidades estructurales y en los mecanismos de regulación que presentan (pH intracelular, fosforilaciones). Durante la realización de este trabajo doctoral se combinan experimentos biofísicos de transporte de agua y de iones en canales PIP nativos y mutantes, con estudios computacionales (análisis bioinformáticos y simulaciones de dinámica molecular atomística) para poder responder las preguntas establecidas. El estudio de las icAQPs es un área emergente de gran interés en el campo de investigación sobre la función general de los canales MIP. La implicancia que puede tener a nivel fisiológico el hecho de que canales PIP transporten iones además de agua puede cambiar la mirada que tenemos sobre el papel de esta familia en diferentes procesos biológicos. Por ello, consideramos necesario realizar estudios estructura-función que permitan entender cómo se da este transporte, cómo se regula y cuáles son las PIP que, efectivamente, cumplen función de canal iónico.