Papel de los lípidos aniónicos en la modulación del canal de potasio KcsA

Abstract

De trabajos anteriores, se sabe que la actividad del canal de potasio KcsA está modulada por fosfolípidos aniónicos en la membrana lipídica. En este estudio se han utilizado los mutantes KcsA W67 y KcsA W67 R64A para determinar si dicho efecto es directo o indirecto, afectando a la conformación del filtro de selectividad (SF) del canal. Los mutantes fueron tanto reconstituidos en bicapas lipídicas como solubilizado en detergente, en ambos casos con o sin fosfolípido aniónico. La conformación del SF se determinó a través de mediciones de la anisotropía de florescencia mediante Homo-FRET, que nos dan información acerca las distancias entre los residuos W67 de cada monómero. Este estudio se ha realizado con el canal a pH 7 (estado cerrado) y pH 4 (estado abierto) y en función de la concentración de K+ añadida, a fin de estimar la afinidad del SF por este ion, dato que nos indica en qué conformación se encuentra este dominio. Así, a pH 7, el SF tiene alta afinidad por K+ (estado conductor). Sin embargo, a pH 4 la afinidad es baja (estado inactivado). Encontramos que, independientemente de cómo se añadan los lípidos aniónicos, la afinidad por K+ aumenta a pH 4, indicativo de un cambio conformacional desde un estado inactivado hacia uno conductor sugiriendo una interacción directa de los fosfolípidos con el canal. En la mutación R64A no se observa ningún efecto de los lípidos aniónicos sobre la afinidad por K+ en el SF del canal, concluyendo que el efecto de estos fosfolípidos se da a través de su unión a los sitios no anulares.

From previous studies, it is known that the activity of the potassium channel KcsA is modulated by anionic phospholipids in the lipid membrane. This study used mutants KcsA W67 and KcsA W67 R64A to determine if this effect is direct or indirect, affecting the conformation of the selectivity filter (SF) of the channel. The mutants were reconstituted in lipid bilayers or solubilized in detergent, with or without anionic phospholipids. SF conformation was determined by measuring fluorescence anisotropy using Homo-FRET, which provides information about the distances between W67 residues of each monomer. This study was conducted with the channel at pH 7 (closed state) and pH 4 (open state), varying the concentration of added K+ to estimate SF affinity for this ion, indicating the conformation of this domain. At pH 7, the SF exhibits high affinity for K+ (conductive state). However, at pH 4, the affinity is low (inactivated state). We found that, regardless of how anionic lipids are added, K+ affinity increases at pH 4, indicating a conformational change from an inactivated to a conductive state, suggesting a direct interaction of phospholipids with the channel. In the R64A mutation, no effect of anionic lipids on K+ affinity in the channel's SF was observed, concluding that these phospholipids affect the SF by binding to non-annular sites.