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El Canal del potasio Kv 1.3: papel fisiológico y biología del complejo funcional, El

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Universitat de Barcelona. Departament de Bioquímica i Biologia Molecular (Biologia)

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[spa] En esta tesis doctoral se presentan los estudios realizados sobre Kv1.3, uno de los canales de potasio existentes en macrófagos y su regulación ante distintos estímulos de proliferación y activación celular. En concreto, en la primera contribución que se adjunta se describe cómo los canales de potasio Kv1.3, Kv1.5 y Kir2.1 son los responsables de las corrientes de salida dependiente de voltaje y de rectificación de entrada que se detectan en estas células. En este trabajo se muestra cómo Kv1.3 y Kir2.1 están altamente regulados tanto por el factor de crecimiento MCSF, como por factores inductores de la activación de los macrófagos como son el lipopolisacárido y la citoquina TNF-alfa, existiendo cambios electrofisiológicos en la corriente Kv. Estos estudios muestran cómo, no sólo Kv1.3 se ve regulado en los procesos de proliferación y activación, sino que se requiere su participación en estos procesos. Como complemento a esta regulación se adjunta un trabajo donde se muestra que esta modulación es un mecanismo general que puede ser importante en diferentes patologías sistémicas en las que estos mediadores estén presentes como caquexia, sepsis o inflamación crónica. Por otro lado, un segundo apartado en esta tesis doctoral se centra en los cambios electrofisiológicos que presentan en la Kv en proliferación y activación. Se analiza la posibilidad de que sean debidos a cambios en la composición del complejo funcional. En este sentido se presenta una contribución donde se describe la presencia en macrófagos de todas las subunidades Kv-beta estudiadas menos la Kv-beta4. La proliferación inducida por MCSF incrementaría la expresión de todas las subunidades auxiliares mientras que distintos estímulos de activación, LPS y TNF-alfa, regulan la expresión génica de estas proteínas de distinta forma. Los parámetros cinéticos de la corriente de salida de potasio sobre los que estas subunidades actúan, como son las constantes de activación, inactivación y deactivación, han sido analizados en un intento de relacionar cambios moleculares con cambios electrofisiológicos en macrófagos proliferantes y activados. Otra aproximación en el análisis de los cambios electrofisiológicos presentes en macrófagos activados se presenta como una publicación en preparación en la que se describe cómo Kv1.5 es capaz de asociarse con Kv1.3 para formar un complejo funcional generador de corrientes de salida de potasio. En este trabajo se muestran estudios de asociación por microscopía confocal y electrónica junto con estudios de farmacología que confirman la formación del complejo heteromérico. Los cambios en los parámetros electrofisiológicos de las corrientes, dependiendo de la composición del complejo se han analizado en distintos modelos de expresión heteróloga. Por último se sugiere que, los cambios en el gating que se producen en esta corriente ante distintos estímulos, como el TNF-alfa, podrían deberse a cambios en la estequiometría de las subunidades que conforman el complejo generador de la corriente de salida de potasio en macrófagos. La localización subcelular y el entorno que rodea a las proteínas de membrana son determinantes en la función de éstas. En el tercer apartado de esta memoria se presentan los estudios realizados sobre la biología celular del complejo formado por Kv1.3, tanto su tráfico a membrana como su localización. Se estudia la influencia de las distintas subunidades presentes en el complejo sobre la biología celular de éste, teniendo en cuenta la influencia de la subunidad Kv1.5 que ya se había descrito en macrófagos, y se acompaña por último de los primeros estudios de internalización del canal a través de vesículas recubiertas de clatrina.

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[eng] Voltage-dependent potassium channels (Kv) play a crucial role in non excitable cells by determining membrane potential. In addition, they are also involved in the activation and proliferation of leukocytes. Bone marrow-derived macrophages are cells fully differentiated, and proliferate and activate separately. The present study identifies the voltage-gated potassium channels expressed in macrophages. We found Kv1.3 and Kir2.1 potassium channels are differentially regulated under proliferation and activation. Both isoforms are required for these processes. In addition, our results indicate that posttranslational events are involved in the differential Kv regulation in response to different stimuli. In this vein, we describe the expression of modulatory Kvβ subunits. This work shows that differential expression of these regulatory subunits modulate activation, inactivation and deactivation parameters of the Kv current. We have also explored whether Kv1.5 play a role in the major voltage-dependent K+ current generating functional heterotetrameric Kv1.3/Kv1.5 complexes in macrophages. Different approaches demonstrate that Kv1.5 co-associates to Kv1.3 generating functional heterotetrameric channels in these cells. Upon different physiological stimuli, changes in the oligomeric composition of functional Kv could be crucial in intracellular signals determining the specific macrophage response. We also report that Kv1.3 traffic, targeting to raft domains and activity are dramatically changed by the presence of Kv1.5. Finally this work includes the first evidences for Kv1.3 internalization by clathrin coated pits.

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Tesis Doctorals - Departament - Bioquímica i Biologia Molecular (Biologia)

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El Canal del potasio Kv 1.3: papel fisiológico y biología del complejo funcional, El