Cotransportador regula concentração de íon

As células, unidades fundamentais da vida, são estruturas complexas que, em um organismo sadio, mantém uma comunicação constante entre os meios extra e intracelular de forma equilibrada. Esse estado de equilíbrio se deve a um complexo intercâmbio de substâncias dependente de diversos fatores, dentre eles, a natureza do elemento químico que será trocado entre os meios.

Esse intercâmbio de elementos é realizado por proteínas presentes na membrana plasmática, as quais exercem diferentes funções, tais como a comunicação entre os meios extra e intracelulares, servindo como canais para o transporte de íons e moléculas, e para diversas atividades enzimáticas, inclusive ao estímulo à respostas imunológicas.

O estudo dessas proteínas transportadoras de membrana levou duas equipes de pesquisadores, uma da Universidade de Yale, EUA, liderada pelo geneticista Jesse Rinehart e a outra, coordenada pelo professor titular de genética e medicina do Instituto Médico Howard Hughes, Richard Lifton, a descobrir que essas biomoléculas têm a capacidade de manter o tamanho normal da célula. A pesquisa foi publicada na edição de agosto do periódico Cell.

Os experimentos se basearam em técnicas inovadoras da proteômica quantitativa, onde o objetivo principal foi o de identificar dois importantes sítios reguladores de transporte. Esses locais controlam a saída dos íons potássio e cloreto das células.

O volume celular está diretamente ligado ao controle da quantidade de íons cloreto (Cl-) dentro da célula, assim como da resposta neuronal ao ácido gama-aminobutírico (GABA). O Cl- sai da célula através de cotransportadores de cloreto de potássio (KCCs). Um cotransportador é uma proteína integrante da membrana (da sigla em inglês IMP) que está relacionada ao transporte ativo secundário. O transporte ativo funciona através da ligação de duas moléculas ou íons durante um período de tempo, e utiliza o gradiente de concentração do soluto para forçar a outra molécula ou íon contra o seu gradiente. Apesar dos estudos que vêm sendo desenvolvidos, o funcionamento desse mecanismo ainda não é completamente compreendido.

O papel que o cotransportador KCl (KCC) exerce na homeostase iônica e osmótica é de vital importância para a manutenção dos principais mecanismos fisiológicos e, consequentemente, para a viabilidade celular. Existem quatro isoformas clonadas de KCC, duas delas, a KCC1 e a KCC4 têm uma atividade sensível à osmolaridade e estão relacionadas à regulação do volume celular. A KCC2 é uma proteína cotransportadora neurônio-específica que tem a capacidade de diminuir a concentração do íon cloreto dentro da célula, sendo, portanto, essencial uma resposta inibitória ao GABA no sistema nervoso central já desenvolvido. O último deles é o KCC3, que foi inicialmente clonado de células do endotélio vascular, sendo largamente distribuído, porém sua importância ainda é desconhecida.

No artigo publicado, os pesquisadores relataram a identificação de dois sítios no cotransportador KCC3, os quais são rapidamente desfosforilados, ao mesmo em que há um aumento da atividade de transporte, quando o meio extracelular é menos concentrado em relação ao meio intracelular. Esses fenômenos ocorrem em células cultivadas e em hemácias humanas. A substituição de moléculas de alanina dos sítios do KCC3 resultou na ativação de cotransportadores e em conseqüência disso, os sítios foram desfosforilados na membrana plasmática quando as concentrações extra e intracelulares eram as mesmas. A partir desse resultado, os pesquisadores acreditam que a desfosforilação aumenta a atividade intrínseca de transporte de cotransportadores KCC3.

Para reduzir o processo de fosforilação nos sítios do KCC3 os pesquisadores diminuíram a expressão da enzima WNK proteína quinase 1 lisina-deficiente (WNK1), utilizando o RNA de interferência. Essa enzima é codificada, nos seres humanos, pelo gene WNK1. A desfosforilação ocorre da mesma forma nos outros KCCs presentes nas células humanas.

Os resultados dessa pesquisa serão importantes para a maior compreensão da regulação da concentração de íons cloreto, que tem relação direta com o controle do volume das células e do funcionamento neuronal. Em algumas doenças, como por exemplo, na anemia falciforme, há uma superatividade desses cotransportadores, tendo um papel importante no processo de desidratação das células defeituosas. Com estes novos conhecimentos, será possível encontrar formas de controlar essa atividade, buscando tratamentos mais eficazes.

20/08/2009
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG