[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