[na + ] ~ 20 mm [k + ] ~ 140 mm [ca ++ ] ~ 100 nm [na + ] ~ 150 mm [k + ] ~ 5 mm [ca ++ ] ~ 2 mm...
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[Na+] ~ 20 mM
[K+] ~ 140 mM
[Ca++] ~ 100 nM
[Na+] ~ 150 mM[K+] ~ 5 mM[Ca++] ~ 2 mM
Núcleo, retículo, mitocondrias, Golgi, etc
Ca++, mM
Canales Selectivos a Calcio
Canales Selectivos a Calcio en Membrana Plasmatica y Organelos
Canales activados por calcio:
(canales selectivos a potasio, cloruro y cationicos no selectivos)
Calcio como “señalizador” intracelular
Calsequestrina
calreticulina
y otras moléculas tampón
Proteina sensora
Calcio como señalizador intracelular
Cambios en la concentración intracelular, magnitud del cambio
Curso temporal y duración del cambio
Lugar donde ocurre el cambio (microdominios)
Cascadas de señalización activadas con el cambio: ¿“crosstalk”?
Cambio restringido o propagado en un tejido (cincisio ¿?)
Tiempos involucrados en “efecto”: s años
Origen del calcio (intra o extracelular)
X = (2D t)1/2
Dca = 10-6 cm2/s
1 µm ~ 100 ms; 3 µm ~ 500 ms; 14 µm ~ 1s
Diámetros celulares ~ 5-100 µm
Retroalimentación positiva entre el potencial de membrana y la conductancia de sodio
Hille, 3 ed.
……Con respecto a calcio
membrana, organelos
Cambios globales o muy localizados
Hille, 3 ed.
+, -
Subfamilias de genes que codifican para canales de calcio
Hille, 3 ed.
Pharmacol Rev 57:387-395, 2005Sci STKE 253: rel 15, pg 1-17, 2004
Acoplamiento excitación-contracción (E-C coupling)
Acoplamiento excitación-secreción (E-S coupling)
Acoplamiento excitación-transcripción (E-T coupling)
Transducción sensorial
Nomenclatura para corrientes de calcio f(V)
L: Long lasting, Large g
T: Transient, Tiny g
N: Neither of them
P/Q: presentes en celulas de Purkinje y granulares, cerebelo
R: Resistant to toxins that affect P/Q currents
Hille, 3 ed
Organizacion de los canales de calcio activados por potencial
El calcio como mensajero “secundario”
[Ca++] 100 nM “en reposo”, puede subir a 1- 10 M (100 M).
[Mg++] 1 mM y no cambia.
¿Características de proteínas sensoras a Ca++ ?
Alta afinidad y selectividad para Ca++ vs Mg++ de 1000 veces
KCa 10-7-10-9, KMg 10-3-10-5
KCa 10-5-10-7, KMg 10-1-10-2
Cambio en la estructura al ligar calcio
Sitios EF (calmodulina)
Sitios C2 (sinaptotagmina)
Sitios que ligan calcio
Corrientes macroscópicas de alto umbral en una célula del cuerpo carotídeo
¿Cómo se mide la “función” de los canales?
Corrientes de canal único
Hille, 3 ed
Hille, 3 ed.
[K]I = 0,+ bloqueadores IK
¿Como separar Ica de INa e IK?
+TTX
Permeabilidad a distintos divalentes
Celula GH3 de pituitaria, sol int: CsCl
Hille, 3 ed.
La corriente de calcio en células dialisadas o en parches escindidos es lábil: modulación por quinasas y fosfatasas
ATP y PKA: promueven fosforilación
Ca (EGTA): activa calcineurina (fosfatasa dependiente de calcio y calmodulina) y proteasas.
Curvas I-V teoricas para canales de K+ y Ca++
Ec G, H, K para corriente
[Ca]e 2 mM, [Ca]I 100 nM
[K]e 2 mM, [K]I 100 mM
PK/Pca = 1/1000
124 mV
52 mV
Hille, 3 ed.
Inactivacion de Ica dependiente de calcio
Hille, 3 ed.
Bloqueadores o activadores de canales de Ca f(V)
(antagonistas y agonistas)
Otros: D 600 (sim. verapamil), nitrendipina (sim. nifedipina)
Hille, 3 ed.
Hille, 3 ed.
Vol17: 135-140, 2005
10-7 M
10-3 M
…y otros
Secretory pathway Ca ATPase
Permeability transition pore
Mit Ca uniporter, channel
10-3 M
10-7 M
Hille, 3 ed
ROCs and SOCs: what's in a name?Janssen LJ, Kwan CY.
Cell Calcium, 41:245-7, 2007
SOC, ICRAC, Capacitative Ca entry
Caracteristicas de la corriente Icrac
Altamente selectiva a calcio
Pierde esta selectividad en soluciones libres de divalentes
La corriente cambia “instantaneamente” con los cambios de potencial
Inactivación dependiente de calcio
Bloqueable por M lantano y 2APB
g canal único estimada: fS
Hille, 3 ed.
Potenciales de acción en que partipan canales de calcio
Canales Intracelulares
Ca++
ATP ADP + Pi
Ca++
IP3
calmodulin
endoplasmic reticulum
Ca++
Ca++-ATPase
Ca++-release channel
http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/part2/casignal.htm
O H
H
O PO 32
H
H
O PO 32 H
O H
H
H O H
O PO 32
IP 3 inosito l-1 ,3 ,4 -trisphosphate
Hille, 3 ed.
Hille, 3 ed.
Canales selectivos a calcio en organelos: RyR, IP3R
Hille, 3 ed.
Vista de RyR desde el citoplasma
Hille, 3 ed.
http://www.phar.cam.ac.uk/ri/taylor.html
Estructura Receptor IP3
The three-dimensional structure of the inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) receptor based on a single-particle technique using an originally developed automatic particle picking system. (J. Mol. Biol. (2004) 336, 155-164)
Calcio: señalizador de “vida y muerte”
Algunas funciones asociadas….
Nature reviews Mol Cell Biol 1: 11-21, 2000, 4: 517-529, 2003 Berridge
[IP3] baja
[IP3] intermedia
[IP3] alta
[IP3] alta
Corriente de potasio activada por calcio
Neurona de caracol
Ca y Mg
Forma de “N” caracteristica
Hille, 3 ed.
Registro en bicapas del canal BK
Registro en bicapas del canal BK
Calcio y Potencial activan al canal BK
P0
Hille, 3 ed.
JP: 530.3: 417-29, 2001 (FG08)
Relevo del potencial de acción: potencial sináptico
Kandel, ed 2000 cap 10
Degradacion del NT
Acta Neurol Belg 105: 181-186, 2005
BBA: 1763: 1169-74, 2006 FG08
Ca v2.1/1 canal P/Q humanos