Un estudio liderado por el investigador del Instituto Milenio CINV de la Universidad de Valparaíso, Alan Neely, publicado en el Journal of General Physiology, revela cómo una subunidad proteica regula la apertura de los canales de calcio esenciales para la actividad cardíaca.
Comprender cómo funcionan las células del corazón es fundamental para descifrar los mecanismos que sostienen la vida. En ese camino avanza el nuevo estudio liderado por el doctor Alan Neely, investigador del Instituto Milenio Centro Interdisciplinario de Neurociencia de la Universidad de Valparaíso (CINV), recientemente publicado en la revista internacional Journal of General Physiology (JGP).
El artículo no solo fue aceptado en esta prestigiosa publicación, sino que fue seleccionado como paper destacado. En ese contexto, la revista además dedicó una publicación editorial para resaltar este trabajo, en la que otro científico analiza el estudio y explica por qué marca un punto de inflexión en un problema abierto durante décadas. Como parte de esta distinción, JGP también incluyó una fotografía del equipo de investigación, visibilizando el trabajo desarrollado en Chile por Daniela De Giorgis como primera autora, Guido Mellado, el coautor correspondiente José Antonio Gárate y Alan Neely.
En esa editorial, la propia revista subraya que se trata de una historia científica que comenzó hace más de 20 años, precisamente con investigaciones lideradas por el doctor Neely, y que el trabajo encabezado ahora por Daniela De Giorgis viene a entregar respuestas que la biología llevaba décadas buscando.
Principal hallazgo
El estudio entrega evidencia inédita sobre cómo una subunidad proteica —conocida como Caᵥβ3— regula el comportamiento de un canal de calcio clave para la contracción cardíaca, el Caᵥ1.2.
Los canales de calcio dependientes de voltaje funcionan como verdaderas “puertas” en la membrana de las células: se abren y se cierran para permitir la entrada de calcio, un elemento indispensable para que el músculo cardíaco se contraiga y para que las neuronas liberen neurotransmisores. Sin embargo, aunque se sabía que ciertas subunidades regulan estos canales, no estaba claro cómo lo hacían a nivel de sus sensores de voltaje, estructuras microscópicas que detectan cambios eléctricos y activan la apertura del canal.
Enigma sin resolver durante más de 30 años
El propio Alan Neely ha estado ligado a esta pregunta desde comienzos de los años ’90. En 1993, descubrió que la subunidad β facilitaba la apertura del canal Caᵥ1.2, pero sin alterar los movimientos eléctricos clásicos que se pensaba eran indispensables para ese proceso.
“El hecho de que la subunidad β promueva la apertura del canal sin afectar el movimiento del sensor de voltaje no podía reconciliarse con la opinión predominante de que el movimiento del sensor era obligatorio para la apertura del canal”, señaló el doctor Neely en la publicación. Y añadió: “Este siguió siendo un enigma sin resolver durante más de 30 años”.
Hoy, ese misterio comienza a despejarse. Utilizando una metodología de alta precisión conocida como fluorometría de fijación de voltaje (VCF), el equipo logró observar con gran detalle cómo se mueve uno de los sensores del canal, el llamado VSD II. Esta técnica permite seguir los cambios de una señal fluorescente adherida a la proteína, revelando desplazamientos invisibles para otros métodos.
Los investigadores descubrieron que ese sensor del canal no se activa de golpe, sino a través de un proceso en dos etapas, pasando por un estado intermedio. Y aquí está el hallazgo clave: la subunidad auxiliar Caᵥβ3 estabiliza precisamente ese estado intermedio, dejando al canal mejor preparado para abrirse.
En palabras simples, la subunidad no abre directamente el canal, sino que lo deja en una posición más favorable para activarse.
Una buena forma de imaginarlo es pensar en una puerta pesada. Normalmente, esa puerta está completamente cerrada y solo se abre cuando alguien empuja con fuerza. Lo que demostraron los científicos es que la proteína β3 no empuja la puerta, pero la deja entreabierta. Así, cuando llega la señal correcta, la puerta se abre mucho más fácilmente. Eso mismo ocurre en las células del corazón: β3 mantiene a los canales de calcio en una especie de “modo listo”, facilitando su apertura y permitiendo que el calcio entre en el momento justo para que el corazón pueda latir.
Para reforzar esta idea, el equipo combinó sus experimentos con simulaciones computacionales basadas en recientes estructuras obtenidas por criomicroscopía electrónica, logrando asociar sus observaciones funcionales con modelos estructurales del canal.
Proyecciones
Los resultados no solo resuelven una pregunta básica de la fisiología celular, sino que abren nuevas perspectivas sobre cómo se regulan procesos eléctricos fundamentales en el corazón y el sistema nervioso.
El equipo ahora busca profundizar aún más en este mecanismo. “Actualmente estamos desarrollando estrategias experimentales para demostrar que el acoplamiento entre los sensores de voltaje y el poro es alostérico, lo que significa que el canal puede abrirse incluso cuando todos los sensores están en reposo, como ocurre con los canales de potasio activados por calcio”, señaló Alan Neely.
También explicó que este tipo de conocimiento es esencial para comprender cómo pequeñas alteraciones moleculares pueden desencadenar trastornos cardíacos o neurológicos, y constituye una base sólida para futuras investigaciones.
La publicación que destaca la investigación está disponible en este enlace.
En la fotografía arriba, el doctor Alan Neely, investigador del Instituto Milenio Centro Interdisciplinario de Neurociencia de la Universidad de Valparaíso (CINV).
Nota: Pamela Simonetti / Fotos: Matías Salazar
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