El ión K+ es un cofactor crítico de los canales de K+ ya que modula la selectividad (e.g., ver Gomez-Lagunas, 2001), la estabilidad del poro (e.g., ver Gomez-Lagunas, 2007), y los cambios conformacionales o “gating” de los canales, en particular su inactivación. La inactivación, como la selectividad y la estabilidad arriba referida involucran al poro, y por tanto están relacionados. El mecanismo por el que el K+ modula estos parámetros constituye uno de los temas de investigación de frontera de la biofísica, y uno en el cual nosotros hemos hecho contribuciones originales y en el caso de la estabilidad se puede considerar que pioneras pues demostramos que en ausencia de K+ el poro de canales de K+ se colapsa (Gomez-Lagunas, 1997). Nuestras observaciones sugieren que basta con que el sitio de unión a K+ mas externo del poro (s1 y/o s2) pierda su K+ para que, por un mecanismo alostérico, el poro se colapse (Ambriz-Rivas et al, 2005), por lo que, para caracterizar la estabilidad del poro, en éste proyecto determinaremos la afinidad a K+ y la selectividad de éste sitio(s), así como su papel en la inactivación lenta de los canales Shab, empelando herramientas farmacológicas (usando compuestos de relevancia clínica), y discutiremos las implicaciones clínicas de las observaciones (ya que observaciones preliminares indican que explicaran el origen de algunos efectos secundarios de los compuestos empleados). El proyecto se basa en resultados recientes nuestros que muestran que (a) el antiarrítmico Quinidina (Qd), al bloquear el poro de Shab por el lado intracelular, interactúa eléctricamente con iones K+ del poro desestabilizando mutuamente su unión al mismo, así: (b) el K+ externo (Ko+) inhibe competitivamente el bloqueo por Qd, uniéndose a un sitio del poro (s1/s2) con una Ki de 15 μM a 0 mV y, recíprocamente, (c) al bloquear a los canales en ausencia de solo K+ externo (o en bajo Ko+) la Qd lleva al poro a un estado virtual de 0 K+ y éste se colapsa, a pesar de la presencia de K+ en la solución interna (el mejor entendimiento de esto –a realizar en este proyecto-ayudaría a entender algunos efectos secundarios de la Qd), finalmente también encontramos que (d) la Qd inhibe la inactivación lenta de Shab. En relación a esto último, recientemente encontramos que (e) el anti-inflamatorio Celecoxib tiene el efecto opuesto sobre la inactivación, acelerándola dramáticamente hasta en 3 órdenes de magnitud (lo cual es indeseable desde el punto de vista clínico, pero da una herramienta única para entender la inactivación). En base a lo anterior en este proyecto nos proponemos usar el bloqueo por Quinidina para (1) estudiar la selectividad del sitio de K+ más externo del poro (s1, s2), determinando la Ki de distintos iones (Na+, Rb+, Cs+, NH4+) en el bloqueo por Qd; (2) relacionar esta selectividad con la potencia con la que los mismos iones inhiben (o favorecen) el colapso del poro en 0 K+ y con (3) la estabilidad del poro al ser bloqueado por Qd en soluciones extracelulares conteniendo solo a los iones arriba señalados. Lo anterior permitirá determinar el papel de los sitios de unión más externos del filtro de selectividad en la estabilidad y la selectividad del poro, con lo cual comenzaremos a: detallar a nivel molecular los determinantes de la selectividad y la estabilidad. Lo anterior se reforzara profundizando, en el segundo año, (4) el estudio del mecanismo de inactivación lenta de Shab (el cual difiere de la típica tipo C de Shaker) caracterizando el mecanismo de los efectos opuestos de la Qd y el Celecoxib.

Este un proyecto de ciencia básica que sin embargo tambien contribuira a la clinica, asicomo en la formacion de recursos humanos, asi: 1.Este proyecto hara contribuciones de frontera a nuestro concocimiento de la fisicoquimica de la estabilidad y la selectividad del poro de canales de potasio, y al papel del poro (y de su estado de ocupacion por K+) en mecanismos de inactivacion lenta distintos de la inactivacion "tipica" o tipo-C (como la presente en los canales Shaker). Entre parentesis cabe señalar que la inactivacion al involucrar el dominio del poro se relaciona con la selectividad y la estabilidad de éste. 2.Tambien de forma colateral, pero importante en la Clinica, alertaremos sobre la posibilidad de efectos secundarios (explicando a nivel molecular una de sus causas), derivados del uso de cationes lipofilicos de accion semejante a la del antiarritmico quinidina, a traves de su efecto en la funcionalidad (estabilidad del poro) de canales de K+ sensibles, particularmente en condiciones patologicas que incluyan hipokalemia. Tambien alertaremos sobre el uso clinico del anti-inflamatorio Celecoxib, ya que demostraremos este afecta dramaticamente el gating de inactivacion de canales de K+ que se consideran modelos validos para el estudio de la fisologia cardiaca (Shab) Especificamente: (1) Se determinara el papel de los sitios de union de K+ mas externos del filtro de selectividad (s1/s2) en la estabilidad del poro. Esto es se iniciara la diseccion molecular de la selectividad y la estabilidad dependientes de K+ del poro de canales de K+, utilizando como herramienta a la quinidina, ya que recientemente he demostrado que al bloquear la quinidina el poro por su porcion interna interctua electricamente con K+ externo (de s1/s2) (2) Se ahondara el conocimiento del mecanismo de inactivacion no-tipo C de Shab, en particular el papel que juega el estado deocupacion por K+ del poro y la region de éste que sufre un cambio conformacional durante la inactivacion, usando como herramientas farmacologicas a la quinidina y al celecoxib. 3. Con este proyecto realizara su tesis doctoral la M en C. Elisa Carrillo Flores, tambien continuara su formacion como investigador la Dra. Imilla Arias Olguin quiees postdoctoral del laboratorio. En el proyecto tambien participa el estudiante de Medicina Bernardo Meza quien esta haciendo su servicio social en investigación en mi laboratorio. Tambien participa el estudiante Javier bocanegra quien se encuentra terminando su tesis de Licenciatura la cual incluye datos sobre el efecto de la quinidina en la inactivacion lenta de Shab