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Type: Tese de Doutorado
Title: Mecanismo molecular de ação da Ts3 em canais de sódio dependentes devoltagem
Authors: Fabiana Vasconcelos Campos
First Advisor: Paulo Sergio Lacerda Beirao
First Referee: Wamberto Antonio Varanda
Second Referee: Demetrius antonio machado de araujo
Third Referee: Chirstopher kushmerick
metadata.dc.contributor.referee4: Marcelo Matos Santoro
Abstract: Os canais de sódio sensíveis à voltagem são alvo de diversos tipos de toxinas, quese ligam em sítios específicos e modulam a sua função. a-toxinas de escorpião se ligam demodo dependente de potencial no sítio 3 desses canais, parcialmente formado pela alçaextracelular que conecta os segmentos S3 e S4 do domínio IV, inibindo o processo deinativação rápida. Enquanto o movimento do segmento S4 do domínio IV (S4-DIV) pareceser crucial para o processo de inativação, seu papel na ativação ainda é tema de disputas.Várias evidências sugerem que esse segmento determina a dependência de potencial daligação de toxinas do sítio 3, mas um modelo molecular quantitativo ainda não foi propostopara explicar esse efeito. Nós analisamos os efeitos da Ts3, uma a-toxina extraída doescorpião brasileiroTityus serrulatus, em canais de sódio de células GH3 e em canais demúsculo esquelético de rato expressos em ovócitos deXenopus laevis. Observamos umaumento no componente lento do decaimento das correntes de sódio após o tratamento coma toxina, aumento este que era revertido apenas após a aplicação de potenciais muitodespolarizantes. Nós calculamos que a energia de ativação para a remoção da toxina foi de27 kJ/mol, e que o componente elétrico dessa energia foi obtido do movimento equivalentea 0,54e. Observamos que na presença da toxina os canais se recuperavam mais rápido da0inativação, e que essa recuperação perdia a dependência de potencial. Após o tratamentocom a Ts3 as correntes degatingregistradas em ovócitos deXenopusse tornaram maisrápidas, e uma redução de 30% da carga máxima carreada por essas correntes foi observadanessas condições. Observamos que apenas um componente do sinal de fluorescênciarelacionado ao movimento do S4-DIV era inibido pela toxina, e que a ligação da mesmaafeta alostéricamente o movimento do segmento S4 do domínio I. Com base nessesresultados propomos um modelo cinético no qual a ligação da toxina bloqueia parcialmenteo movimento do segmento S4-DIV, sendo que o movimento remanescente é suficiente parapermitir a ativação, embora insuficiente para permitir uma inativação normal. Asimplicações do modelo são: 1) não é necessário um movimento completo do S4-DIV para aativação dos canais de sódio; 2) a ligação da Ts3 permite um pequeno movimento dessesegmento, suficiente para permitir a ativação e 3) uma inativação normal só ocorre quandoo segmento se move completamente
Abstract: Voltage-gated sodium channels are the molecular targets of several groups of toxinsthat bind to specific receptor sites and modify their function. The well-know a-scorpiontoxins bind in a voltage-dependent way to site 3, which is partially formed by theextracellular loop connecting S3 and S4 segments of domain IV, slowing down fastinactivation. While the movement of S4-DIV seems to be required for inactivation, itsimportance for the activation is still a matter of dispute. Several evidences suggest that S4-DIV has an important role in the voltage-dependent association of the site 3 toxins,however a molecular mechanism is still unknown. We studied the effects of Ts3, an a-toxinpurified from the Brazilian scorpionTityus serrulatus, on native sodium channels of GH3cells and rat skeletal muscle sodium channels expressed inXenopuslaevisoocytes. Wehave observed an increase of the slow component of fast inactivation in the presence of Ts3in both systems. That effect was reverted when strong depolarizing pulses were applied.We have observed that the activation energy to remove the toxin is 27 kJ/mol, part of whichderives from the movement of an equivalent electrical charge of 0,54e. The recovery from0fast inactivation was significantly faster in Ts3-bound channels and there was no significantvoltage dependence. Gating currents recorded fromXenopusoocytes became significantlyfaster in the presence of Ts3 and the total charge was reduced by 30 % in these conditions,suggesting that S4-DIV was immobilized. However, site-specific fluorescencemeasurements of domain IV suggested that this immobilization was not complete. We alsoobserved an allosteric effect of Ts3 at the movement of S4-DI. We propose a kinetic modelin which the bound Ts3 partially blocks the movement of S4-DIV. Whereas the remainingmovement seems to be enough for the normal activation, a normal fast inactivation requiresthe full movement to take place.
Subject: Imunologia
Bioquímica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/CMFC-7R6MFV
Issue Date: 22-May-2006
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