El sonido de la sal
C. elegans con neuronas quimiosensoriales que expresan tmc-1 marcadas con una proteína fluorescente. William Schafer
La versión nematoda de un gen fundamental para la audición de los mamíferos resulta codificar un sensor de sal, según una nueva investigación publicado hoy (30 de enero) en Nature. El estudio es el primero en describir la función del nematodo TMC-1, una proteína que parece ayudar a detectar (y evitar) altas concentraciones de sal cuando se expresa en neuronas especializadas, y puede ayudar a dilucidar la mecánica de la audición de los mamíferos.
El nuevo trabajo sobre TMC-1 “también es un documento muy importante para el campo de la audición” dijo el neurobiólogo Jeffrey Holt de la Facultad de Medicina de la Universidad de Harvard, que no participó en la investigación. Los nuevos datos sugieren que TMC-1 actúa como un canal de iones y que puede funcionar de manera similar en el sistema auditivo de los mamíferos, agregó Holt.
Trabajos previos en nematodos habían demostrado que la detección de bajas concentraciones de sal dependía de… .
Los investigadores se encontraron por primera vez con los genes TMC mientras realizaban un perfil de expresión de las neuronas de nematodos involucradas en la detección de estímulos desagradables, incluido el tacto. Debido a que las mutaciones en el gen Tmc1 afectan la audición en ratones, Schafer y sus colaboradores decidieron probar el papel de TMC-1 en la sensación táctil que, al igual que la audición, depende de los mecanorreceptores de los gusanos.
Uso de GFP mutantes, encontraron que TMC-1 se expresaba principalmente en ciertas neuronas sensoriales que ayudan a los gusanos a detectar y evitar estímulos desagradables, como metales pesados y pinchazos en la nariz. Después de eliminar tmc-1 en los gusanos, sometieron a los animales a varios estímulos desagradables, como tocarse la nariz, altas concentraciones de sal y cloruro de cobre. Aunque los gusanos mutantes tmc-1 todavía retrocedían ante la presión, lo que demuestra que TMC-1 no está involucrado en la mecanosensación de los nematodos, ya no evitaban las concentraciones de sal que superaban los 100 mM, lo que los gusanos normales consideran nocivo.
La expresión de tmc-1 en neuronas que normalmente no expresan el gen confirió capacidades de detección de sal a estas células, y Schafer y sus colegas encontraron que la expresión de tmc-1 también crea una corriente dependiente de sodio, lo que sugiere que TMC-1 actúa como un canal iónico.
Dentro del oído interno, los canales iónicos mecanosensibles se ubican en las puntas de las microvellosidades sensibles al sonido llamadas estereocilios. Estos estereocilios están conectados por filamentos llamados enlaces de punta, y cuando las ondas de sonido mueven los cilios, los enlaces de punta se estiran, abriendo canales iónicos y generando una corriente eléctrica que se transmite al cerebro. La función aparente del canal de iones de TMC-1 sugiere fuertemente que los TMC son los canales de iones críticos para la audición.
Los receptores sensoriales sintonizados con varios estímulos no son infrecuentes, explicó Holt. La familia de canales iónicos TRP también es multimodal y responde a estímulos que incluyen temperatura y presión, según el contexto. Los canales iónicos TMC pueden ser similares, sugirió. La evolución tiende a hacer uso de herramientas ya disponibles y reutilizarlas para otra función.
Holt también señaló que el oído interno hace todo lo posible para mantener los iones de sodio fuera del líquido en el que se bañan los iones de potasio. en cambio. La nueva investigación sugiere la posibilidad de que esto pueda reflejar la necesidad de eliminar un estímulo superfluo y evitar que el sodio active los canales iónicos TMC, dijo Holt.
No está claro, sin embargo, si tmc-1 participa en la detección de sal en otros animales, como ratones o humanos, señaló Sue Kinnamon, investigadora del gusto de la Universidad de Colorado, Denver, que no participó en el estudio. Aunque es probable que la detección de sal en otros mamíferos también dependa de un canal de iones, la detección de sal no está bien conservada, incluso entre ratones y humanos, explicó. La maquinaria de detección de sal depende del nicho ecológico y las necesidades nutricionales de un organismo, agregó Kinnamon, lo que explica por qué los ratones y otros herbívoros, que tienen una fuerte necesidad dietética de sal, pueden tener diferentes mecanismos de detección de sodio que otros mamíferos.
Schafer espera explorar más a fondo la relación entre la estructura y la función de TMC-1. Los estudios mutacionales les ayudarán a identificar qué residuos son importantes para la detección de sal y cuáles ayudan a formar el poro del canal iónico. Las neuronas de nematodos también podrían ser un gran lugar para expresar el TMC1 humano y aprender más sobre su función, dijo.
Mientras tanto, Holt está entusiasmado con el paso adelante y espera que se realicen algunos experimentos de seguimiento. demostrará de manera concluyente que las TMC son los receptores sensoriales en las células ciliadas auditivas.
M. Chatzigeorgiou et al., tmc-1 codifica un canal iónico sensible al sodio necesario para la quimiosensación de sal en C. elegans, Nature, doi: 10.1038/nature11845, 2013.
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