El influjo de calcio a través de los canales de calcio activados por voltaje (canales CaV) es crucial para varias funciones celulares incluyendo excitabilidad celular, contracción muscular, secreción de hormonas y neurotransmisores, diferenciación celular y expresión génica (1;2). Además del papel canónico de estos canales en la generación de señales eléctricas para la comunicación intercelular, sus funciones también son importantes en células consideradas tradicionalmente como no-excitables (p. ej., espermatozoides). La importancia de estos canales se ejemplifica también por el uso en la clínica de los llamados "bloqueadores de canales de calcio", fármacos que se utilizan desde hace varias décadas en el tratamiento de enfermedades como la hipertensión (3). En la actualidad también se emplean en el tratamiento del dolor y algunos tipos de epilepsia (4-6), además, varias enfermedades asociadas a mutaciones de canales CaV (conocidas como canalopatías) han sido descritas en los últimos años (7). Por tales razones, los canales CaV han sido objeto de una gran cantidad de estudios científicos a nivel básico y clínico. Sin embargo, hasta finales del siglo pasado, la mayor parte de las investigaciones se limitaban a los canales de calcio de alto umbral o HVA, mientras que los estudios sobre los canales de bajo umbral o LVA, también llamados tipo T o CaV3, recibieron un fuerte impulso a partir de 1998 con la clonación de tres subunidades alfa1 que expresan corrientes de calcio tipo T (8-10). Desde entonces varios grupos de investigación, incluyendo el nuestro, nos hemos enfocado al estudio de dichos canales. En consecuencia, durante los últimos 10 años se han realizado avances significativos en el campo de los canales CaV3: principalmente en aspectos básicos de sus propiedades biofísicas, farmacológicas, de regulación, etc.; sin embargo, temas como la relación entre la estructura y la función, así como los determinantes moleculares de su regulación por fármacos y modelos de su posible estructura tridimensional (no existe información cristalográfica de estos canales) son todavía incipientes en cuanto a los avances logrados. El objetivo general de la presente propuesta de investigación es avanzar en el conocimiento de la biofísica y la relación estructura-función de los canales tipo T, en particular sobre el mecanismo de apertura y cierre, dependencia al voltaje, y bloqueo por la amilorida y otros fármacos de interés para estos canales. Asimismo con herramientas bioinformáticas se planea generar modelos tridimensionales de la estructura molecular de los canales tipo T con la finalidad de estudiar su interacción con fármacos y compuestos relevantes para la fisiología de dichos canales. Esta información será de fundamental importancia para el entendimiento de la actividad de estos canales y su relación con aspectos fisiológicos y patofisiológicos, tales como su participación en enfermedades como la hipertensión, epilepsia y cáncer.

La relevancia de los canales de calcio tipo T en la fisiología celular es observada desde la generación de espigas de calcio de bajo umbral asociadas a la actividad de neuronas talamocorticales durante la fase de sueño (46), hasta la regulación del tono vascular y la secreción hormonal de la corteza adrenal (47-49), pasando por su demostrada contribución en patofisiologías como epilepsia (6), hipertensión arterial (50;51) y cáncer (52-54). Sin embargo, como ya se mencionó en las secciones anteriores, los canales de calcio tipo T fueron los últimos de la familia de canales CaV en ser clonados (9;10;55); aunado a ello, a la fecha no existe un antagonista farmacológico especifico de estos canales, y finalmente tampoco existe información cristalográfica de esta familia de proteínas. Estas tres circunstancias demandan la realización de investigaciones científicas enfocadas a generar nuevos conocimientos referentes a estos aspectos de los canales tipo T. En este sentido en nuestro laboratorio contamos con los DNAs recombinantes de los tres tipos de canales tipo T de humano (así como de varias isoformas de cada uno de ellos) que nos permiten realizar experimentos de estructura-función mediante mutagénesis dirigida y construcción de quimeras para determinar los sustratos moleculares involucrados en los procesos de activación, inactivación, facilitación, regulación por subunidades accesorias, bloqueo por antagonistas, etc. Además, recientemente hemos generado modelos tridimensionales de dichos canales mediante herramientas bioinformáticas que nos están permitiendo diseñar experimentos dirigidos a explorar la participación de ciertos aminoácidos en los sitios de unión a fármacos de uso clínico como la amilorida (31). De igual manera a partir de estos modelos estamos obteniendo información sobre posibles sustratos moleculares de la compuerta de activación de los canales CaV3, lo cual nos permitirá investigar con mutagénesis la validez de tales predicciones y obtener así información que, de otra manera, solo se podría obtener con la estructura cristalográfica de estas proteínas, la cual como ya se mencionó, no existe a la fecha. Evidentemente la información que se obtenga con la serie de experimentos propuestos en el presente proyecto de investigación proporcionará las bases de un mejor entendimiento de la función de los canales tipo T, así como para relacionar la actividad de estos canales con sus funciones fisiológicas y su participación en enfermedades como hipertensión, epilepsia y cáncer. Por supuesto, la publicación de estos resultados en revistas arbitradas reconocidas en el campo de estudio (se tiene contemplado publicar 4-5 artículos al termino del presente proyecto de investigación), así como su divulgación en foros científicos nacionales e internacionales, constituye también una meta científica muy importante a lograr.