LAS BALSAS LIPÍDICAS REGULAN LA ACTIVACIÓN PERO NO EL MANTENIMIENTO DE LA ENTRADA CAPACITATIVA DE CALCIO

Artículo completo
LAS BALSAS LIPÍDICAS REGULAN LA ACTIVACIÓN PERO NO EL MANTENIMIENTO DE LA ENTRADA CAPACITATIVA DE CALCIO
Carmen Galan 1, Geoffrey E. Woodard 2, Natalia Dionisio 1, Ginés M. Salido 1, Juan A. Rosado 1
(1) Departamento de Fisiología (Grupo de Investigación en Fisiología Celular), Universidad de Extremadura, 10003 Caceres, España y (2) NIDDK, National Institutes of Health, Bethesda, MD 20892-2560, USA.
La entrada capacitativa de calcio es uno de los mecanismos de entrada de calcio extracelular más importantes en las células no eléctricamente excitables. Esta ruta de entrada de calcio, que también está presente en células eléctricamente excitables, está regulada por los almacenes intracelulares de calcio, de tal modo que, al vaciarse estos últimos se produce la apertura de canales permeables al calcio localizados en la membrana plasmática que permiten la entrada de este ion al interior celular y el relleno de los almacenes intracelulares, de un modo similar a la regulación de la apertura y cierre de un circuito eléctrico por un condensador (capacitor en inglés) (Putney, 1986). En 2005 se identificó el sensor de calcio en los almacenes intracelulares como la proteína STIM1 (Roos et al., 2005; Zhang et al., 2005). La estimulación de las células con agonistas fisiológicos ocasiona el vaciamiento de los almacenes de calcio intracelulares y da lugar a la activación de STIM1, que, a su vez, activa la apertura de canales capacitativos de calcio localizados en la membrana plasmática. Entre los canales capacitativos de calcio se encuentran los canales Orai1 y TRPC1 (Cheng et al., 2011; Desai et al., 2015; Feske et al., 2006; Rosado et al., 2002).
Los resultados publicados en la revista Biochim. Biophys. Acta-Mol. Cell. Res. (Galan et al., 2010) ponen de manifiesto el importante papel de los dominios de membrana conocidos como balsas lipídicas (del inglés lipid rafts) en la regulación de la entrada capacitativa de calcio. Las balsas lipídicas son dominios de la membrana plasmática ricos en colesterol y esfingolípidos que facilitan el reclutamiento de proteínas que participan en complejos de señalización, tales como canales de membrana, receptores para agonistas fisiológicos y proteínas intracelulares que participan en los mecanismos de transducción de señales originadas por la ocupación de los receptores de membrana (Jardin et al., 2008; Vaca, 2010). Las balsas lipídicas tienen un papel relevante en la localización de STIM1 en la proximidad de los canales capacitativos de calcio, así como en la interacción entre STIM1 y dichos canales (Jardin et al., 2008; Pani et al., 2008). Nuestros resultados indican que la desestabilización de las balsas lipídicas en células HEK-293 mediante el uso de metil-β-ciclodextrina, un agente que reduce los niveles de colesterol, reduce la fase de activación de la entrada capacitativa de calcio estimulada mediante el tratamiento con tapsigargina (un inhibidor de la ATPasa de calcio del retículo sarcoplásmico (SERCA) que induce el vaciamiento pasivo de los almacenes de calcio intracelulares). Por el contrario, si el tratamiento con ciclodextrina tuvo lugar con posterioridad al vaciamiento de los almacenes de calcio intracelulares la desestabilización de las balsas lipídicas careció de efecto sobre el mantenimiento de la entrada capacitativa de calcio, aunque incrementó la entrada no capacitativa de calcio. Ambas vías de entrada de calcio, capacitativa y no capacitativa, se discriminaron en base a su sensibilidad al catión trivalente lantano, un conocido inhibidor de la entrada capacitativa (Noble et al., 2014). La desestabilización de las balsas lipídicas con anterioridad al tratamiento con tapsigargina redujo la asociación de STIM1 con los canales capacitativos de calcio Orai1 y TRPC1; sin embargo, si las balsas lipídicas se desestabilizan con posterioridad al tratamiento con tapsigargina la asociación entre las mencionadas proteínas no se ve afectada. El tratamiento con ciclodextrina indujo la disociación de Orai1 con el canal TRPC6, un canal puede participar tanto en la entrada capacitativa como no capacitativa de calcio (Jardin et al., 2009).
En resumen, las balsas lipídicas son necesarias para la activación de la entrada capacitativa de calcio mediada por la formación del complejo STIM1-Orai1-TRPC1-TRPC6, pero una vez se ha formado el complejo de señalización, la desorganización de las balsas lipídicas no afecta a la entrada de calcio. Por otro lado, la entrada no capacitativa de calcio parece un proceso independiente de las balsas lipídicas, dado que su desestabilización no inhibe este mecanismo sino todo lo contrario, lo incrementa, posiblemente debido por la incorporación a esta ruta de los canales TRPC6.

Bibliografía del artículo
Cheng, K.T., Ong, H.L., Liu, X., Ambudkar, I.S., 2011. Contribution of TRPC1 and Orai1 to Ca(2+) entry activated by store depletion. Advances in experimental medicine and biology 704, 435-449. Desai, P.N., Zhang, X., Wu, S., Janoshazi, A., Bolimuntha, S., Putney, J.W., Trebak, M., 2015. Multiple types of calcium channels arising from alternative translation initiation of the Orai1 message. Science signaling 8, ra74. Feske, S., Gwack, Y., Prakriya, M., Srikanth, S., Puppel, S.H., Tanasa, B., Hogan, P.G., Lewis, R.S., Daly, M., Rao, A., 2006. A mutation in Orai1 causes immune deficiency by abrogating CRAC channel function. Nature 441, 179-185. Galan, C., Woodard, G.E., Dionisio, N., Salido, G.M., Rosado, J.A., 2010. Lipid rafts modulate the activation but not the maintenance of store-operated Ca(2+) entry. Biochimica et biophysica acta 1803, 1083-1093. Jardin, I., Gomez, L.J., Salido, G.M., Rosado, J.A., 2009. Dynamic interaction of hTRPC6 with the Orai1/STIM1 complex or hTRPC3 mediates its role in capacitative or non-capacitative Ca2+ entry pathways. Biochem J 420, 267-276. Jardin, I., Salido, G.M., Rosado, J.A., 2008. Role of lipid rafts in the interaction between hTRPC1, Orai1 and STIM1. Channels (Austin) 2, 401-403. Noble, D., Borysova, L., Wray, S., Burdyga, T., 2014. Store-operated Ca(2)(+) entry and depolarization explain the anomalous behaviour of myometrial SR: effects of SERCA inhibition on electrical activity, Ca(2)(+) and force. Cell calcium 56, 188-194. Pani, B., Ong, H.L., Liu, X., Rauser, K., Ambudkar, I.S., Singh, B.B., 2008. Lipid rafts determine clustering of STIM1 in endoplasmic reticulum-plasma membrane junctions and regulation of store-operated Ca2+ entry (SOCE). J Biol Chem 283, 17333-17340. Putney, J.W., Jr., 1986. A model for receptor-regulated calcium entry. Cell Calcium 7, 1-12. Roos, J., DiGregorio, P.J., Yeromin, A.V., Ohlsen, K., Lioudyno, M., Zhang, S., Safrina, O., Kozak, J.A., Wagner, S.L., Cahalan, M.D., Velicelebi, G., Stauderman, K.A., 2005. STIM1, an essential and conserved component of store-operated Ca2+ channel function. J Cell Biol 169, 435-445. Rosado, J.A., Brownlow, S.L., Sage, S.O., 2002. Endogenously expressed Trp1 is involved in store-mediated Ca2+ entry by conformational coupling in human platelets. J Biol Chem 277, 42157-42163. Vaca, L., 2010. SOCIC: the store-operated calcium influx complex. Cell Calcium 47, 199-209. Zhang, S.L., Yu, Y., Roos, J., Kozak, J.A., Deerinck, T.J., Ellisman, M.H., Stauderman, K.A., Cahalan, M.D., 2005. STIM1 is a Ca2+ sensor that activates CRAC channels and migrates from the Ca2+ store to the plasma membrane. Nature 437, 902-905.