Los canales iónicos son proteínas membranales cuya función es indispensable para varios fenómenos fisiológicos que van desde la codificación de señales neuronales o la secreción en el sistema neuroendocrino hasta la fisiología renal. Por esta razón, constituyen una superfamilia de proteínas en la que los detalles moleculares de la estructura y función se han estudiado más extensamente. Entre las grandes familias de canales iónicos conocidos, se encuentran aquellos que son activados por voltaje y los activados por ligandos. En ambos casos, la activación incluye un paso de conversión de energía por medio del cual se genera el movimiento de algunas de las partes constitutivas del canal. Estos cambios conformacionales en respuesta ya sea al voltaje o a la presencia de un ligando, dan lugar a la apertura del poro o vía de conducción iónica permitiendo el paso selectivo de iones y la generación de señales eléctricas. Pese a que el campo del estudio de la biofísica de los canales iónicos ha avanzado considerablemente en las últimas décadas, los detalles moleculares de la transducción de energía que finaliza en la activación del canal después de la unión de un ligando aún se desconocen. La naturaleza de los cambios conformacionales que llevan a la apertura del canal, es decir, las regiones de la proteína que realizan movimientos y el detalle de estos (movimientos de cuerpo rígido, transiciones en la estructura terciaria, etc.) tampoco han sido esclarecidos. A pesar de esto, se sabe que existe una relación clara entre las características funcionales y estructurales de los canales iónicos. Cada una de las regiones del canal, desempeña un papel fundamental en los cambios conformacionasles asociados a su activación. Esta capacidad para alternar entre conformaciones distintas permite que los canales regulen varias funciones celulares. Los canales de la familia TRP, especialmente el canal TRPV1, son proteínas especialmente importantes en procesos de percepción sensorial y además participan en procesos de dolor e inflamación. En este proyecto se utilizará el canal TRPV1 para estudiar las bases moleculares que subyacen a la activación por unión de ligandos, mediante la utilización de técnicas biofísicas de electrofisiología y espectroscopia de fluorescencia, así como de biología molecular, con el propósito de determinar cuantas moléculas de capsaicina son necesarias para activar el canal y medir los consecuentes cambios conformacionales.

1) Este proyecto contribuirá al mejor entendimiento de los mecanismos moleculares del funcionamiento del canales iónico TRPV1 y al desarrollo de nuevas metodologías, tanto experimentales como de análisis, de aplicación general en la biofísica de canales iónicos. 2) Determinación de los cambios conformacionales responsables de la activación por alicina en TRPV1. Los experimentos a realizar en esta parte del proyecto contribuirán a entender en términos moleculares qué tipos de cambios conformacionales son causados por la modificación por alicina y cómo son convertidos en la apertura del canal TRPV1. Este objetivo es una de las principales incógnitas actuales en el estudio de la activación de canales por ligandos y la combinación de técnicas ópticas con registros electrofisiológicos constituye una oportunidad única para avanzar en éste campo de estudio. 3) Determinación de la estoiquiometría de activación del canal TRPV1 por capsaicina. En esta parte del proyecto se desarrollarán métodos para determinar la estoiquiometría de activación en canales activados por ligandos mediante técnicas ópticas y espectroscópicas y en particular, contribuirá a determinar cuantas moléculas de capsaicina son necesarias para la activación completa (probabilidad de apertura cercana a 1) del canal TRPV1. Nuevamente, cabe señalar que la aplicación de técnicas ópticas a éste problema no sólo es novedosa sino que permitirá generar un método de aplicación general en canales iónicos activados por ligandos, que permita la rápida determinación de la estoiquiometría de activación. 4) Este proyecto contribuirá a obtener una determinación independiente del número de subunidades que forman al canal TRPV1. 5) Finalmente este proyecto sera realizado en colaboración con los estudiantes a mi cargo y por esta razón, contribuirá a la formación de de futuros científicos. En el curso de este proyecto, espero que por lo menos un alumno de licenciatura y uno de doctorado terminen sus estudios y se gradúen.