Canales Selectivos a Calcio [Na+] ~ 150 mM [K+] ~ 5 mM [Ca++] ~ 2 mM [Na+] ~ 20 mM [K+] ~ 140 mM [Ca++] ~ 100 nM Ca++, mM Núcleo, retículo, mitocondrias, Golgi, etc

Calcio como “señalizador” intracelular Canales Selectivos a Calcio en Membrana Plasmatica y Organelos Canales activados por calcio: (canales selectivos a potasio, cloruro y cationicos no selectivos)

Proteina sensora y otras moléculas tampón Calsequestrina calreticulina

Calcio como señalizador intracelular Cambios en la concentración intracelular, magnitud del cambio Origen del calcio (intra o extracelular) Curso temporal y duración del cambio Tiempos involucrados en “efecto”: s  años Lugar donde ocurre el cambio (microdominios) Cambio restringido o propagado en un tejido (cincisio ¿?) Cascadas de señalización activadas con el cambio: ¿“crosstalk”?

Diámetros celulares ~ 5-100 µm X = (2D t)1/2 Dca = 10-6 cm2/s 1 µm ~ 100 ms; 3 µm ~ 500 ms; 14 µm ~ 1s

Retroalimentación positiva entre el potencial de membrana y la conductancia de sodio

……Con respecto a calcio Hille, 3 ed.

+, - Hille, 3 ed.  membrana, organelos Cambios globales o muy localizados Hille, 3 ed. +, -

Subfamilias de genes que codifican para canales de calcio Hille, 3 ed.

Sci STKE 253: rel 15, pg 1-17, 2004 Pharmacol Rev 57:387-395, 2005

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 que ligan calcio Sitios EF (calmodulina) Sitios C2 (sinaptotagmina) Sitios que ligan calcio

¿Cómo se mide la “función” de los canales? Corrientes macroscópicas de alto umbral en una célula del cuerpo carotídeo

Corrientes de canal único

Hille, 3 ed

¿Como separar Ica de INa e IK? [K]I = 0,+ bloqueadores IK +TTX Hille, 3 ed.

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++ 124 mV 52 mV 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 Hille, 3 ed.

Inactivacion de Ica dependiente de calcio Hille, 3 ed.

(antagonistas y agonistas) 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

ROCs and SOCs: what's in a name? Janssen LJ, Kwan CY. Hille, 3 ed 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

Potenciales de acción en que partipan canales de calcio Hille, 3 ed.

Canales Intracelulares

http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/part2/casignal.htm

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.

Estructura Receptor IP3 http://www.phar.cam.ac.uk/ri/taylor.html

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 Ca y Mg Forma de “N” caracteristica Hille, 3 ed. Neurona de caracol

Registro en bicapas del canal BK

Registro en bicapas del canal BK

Calcio y Potencial activan al canal BK

Hille, 3 ed.

JP: 530.3: 417-29, 2001 (FG08)

Relevo del potencial de acción: potencial sináptico Degradacion del NT Kandel, ed 2000 cap 10

Acta Neurol Belg 105: 181-186, 2005

Ca v2.1/1 canal P/Q humanos BBA: 1763: 1169-74, 2006 FG08