Estudio de las estructuras resueltas por criomicroscopía electrónica de los cotransportadores electroneutros SLC12A: análisis de los sitios de unión a iones, regiones y aminoácidos relevantes 
Autor: Fátima Itzel Trejo Arroyo
Año: 2022
Carrera: Química Farmaceútico Biológica

La familia de cotransportadores de cationes y cloruro (CCCs) se encuentra integrada porcotransportadores activos secundarios electroneutros que regulan el cotransporteparalelo (simporte) de cationes (Na+y K+)generado por la Na+K+ATPasa, junto con iones de cloruro (Cl) a través de la membrana plasmática(4, 710). En los mamíferos, los CCCsse dividen en cotransportadores de salida de K+Cl(KCC14), cotransportadores de entrada de Na+(K+)Cl(NKCC12yNCC), el cotransportador de poliaminas CCC9 y la proteína CIP1 que interactúacon los CCCs(8, 1113). Este grupo decotransportadores de cationes/cloruro fueron caracterizados por primera vezcomo moduladores del volumencelular englóbulos rojosy actualmentese reconoce que los CCCsdesempeñan papeles críticos en procesos fisiológicos, tales como la regulación del volumen celularmediante el transporte de iones a través de la membranaplasmática, cuyo objetivo esminimizar y contrarrestar la respuesta (alteración del volumen celular) frente alos cambios osmóticosen las células expuestas a ambientes hipotónicosehipertónicos(9, 1314). De igual manera, se conoce su participación en procesos defunción renal, función del sistema auditivo, transporte de iones de forma direccional a través de células epiteliales, transporte y regulación de la presión arterial; así como, en la secreción de K+yla regulación de la concentración intracelular de Cl([Cl]in) en las neuronas(modulación de la excitabilidadneuronal)(8, 11, 1620). Los CCCsconstituyen proteínas de membrana, integrados por un dominio transmembranal (TMD) en donde se encuentra la vía de translocación de iones, y dominios citosólicos amino (N)y carbonilo (C)terminales (NTD y CTD, respectivamente) en el pliegue de aminoácidopoliaminaorganocatiónica (APC), imprescindiblespara regular la expresión, el tráfico y la actividad, incluyendola fosforilación o desfosforilación de los sitios NTD y CTD comorespuesta a la inflamación celular(7, 2125). Estos cotransportadores medianel movimiento electroneutral de los iones cotransportadosa través de la membrana plasmática. Los CCCs muestranuna especificidad de sustrato variada y una estequiometría de transporte diversa (10, 12, 26). Los KCCscotransportan K+:Clen una proporción 1:1, los NKCCscotransportan 1K+:1Na+:2Cly el NCC cotransporta 1Na+:1Cl(3). Dicha especificidad del sustrato y la estequiometría de acoplamiento ha sidofundamental para interpretary comprender las funciones fisiológicas de los CCCs(1). Teniendo en cuenta la importancia de su participación en el correcto transporte de ionesa través de la membrana plasmática, no resultainauditoque mutaciones en los CCCspuedan desencadenar o conduzcan a un amplio rango de enfermedades humanas(2, 2731). Yaque, un mal funcionamiento o la desregulación de los CCCspueden originar trastornos que incluyen, hipertensión, enfermedades neurológicas, retención de líquidos y problemas de filtración renal(1, 8). Algunas de las mutaciones de los CCCspueden generarsíndrome de Gitelman, síndrome de Bartter y síndromede Andermann(1, 8). Por lo tanto, los CCCssonconsiderados comoimportantes dianas farmacológicas para el tratamiento de la hipertensión, la epilepsia y otras enfermedades neurológicas. Diuréticos como la furosemida y la tiazida se han utilizado clínicamente como fármacos antihipertensivos; sin embargo, a pesar de décadas de uso clínico deestos principales fármacos dirigidos a los CCCs(8, 17, 32), los mecanismos moleculares subyacentes al transporte de iones y la vía de inhibición del fármacosobre los cotransportadoressiguen sin elucidarse por completo. La microscopía crioelectrónica (crioEM) de partículas individuales no cristalinas, es una técnica biofísica que se puede utilizar para determinar la estructura de macromoléculas y grandes conjuntos biológicos(33). Históricamente, su potencial de aplicación ha estado limitado por dos aspectos: el tamaño mínimo de las estructuras que se pueden utilizar para su estudio y la resolución de las imágenes (33). Sin embargo, los avances tecnológicoscontinúan revolucionando la utilidad de la crioEMy hoy día, es posible la obtención de estructuras de alta resolución de grandes conjuntos macromoleculares(33, 34). Estos avances han generado que la crioEM de una sola partícula se convierta en una herramienta importante para diseccionar la estructura y la dinámica de las moléculas biológicas condetalle atómico; así comoen eldescubrimiento de fármacos, al permitir la determinación estructural de objetivos o dianas farmacológicas que hasta hoy día son inaccesibles por otras técnicas espectroscópicas, como el análisis cristalográfico por rayos X(3335). En junio de 2019 Thomas A. Chew, et. al. (1)resolvieron por vez primera la estructura y mecanismo delNKCC1 por medio de crioEM. Esta publicación marcó la pauta, para que posteriormentediversos grupos de investigación sumaran esfuerzos en el mismo campo, a fin de elucidarcon mayor claridad las estructuras y dinámica molecularde lasdiversas macromoléculasdentro de la familia de los CCCs. En este trabajo, se hace una revisión y comparación de los sitios importantesidentificados en diversas estructurasobtenidas por crioEM hasta abril de 2021de esta familia de cotransportadores. Este análisis, proporcionará una mayor comprensión en sus procesos de regulacióndel volumen celular, transportey el papel fisiológicoque desempeñanante otras de sus diversas funciones(ej. modulación de la actividad neuronal), que en un futuro permitirán la creacióny esclarecimientode un modelo de cotransportede los iones involucrados (Na+, K+ y Cl); así comoel desarrollo de nuevas terapias farmacológicasaltamente selectivas y eficacesparael tratamiento de enfermedades en las que se encuentran inmersos los CCCs.