Canais iônicos como alvos moleculares para fármacos : caracterização dos alvos moleculares de κ-KTxs do gênero Opisthacanthus e investigação do mecanismo de ação de anestésicos gerais

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Tibery, Diogo Vieira
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Anestesia
Toxinas
Canais iônicos
Link de acesso: http://repositorio.unb.br/handle/10482/50874
Resumo: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2024.
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spelling Canais iônicos como alvos moleculares para fármacos : caracterização dos alvos moleculares de κ-KTxs do gênero Opisthacanthus e investigação do mecanismo de ação de anestésicos geraisAnestesiaToxinasCanais iônicosTese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2024.Canais iônicos são os elementos essenciais da excitabilidade da membrana, responsáveis pela transmissão e transdução de sinais em neurônios, sendo esses canais passíveis de modulação via toxinas peptídicas e anestésicos gerais. No primeiro capítulo desse trabalho são estudadas as κ-KTx, que são toxinas peptídicas escorpiônicas com o motivo estrutural Csα/α ativas em canais de potássio dependentes de voltagem. A κ-KTx 2.2 Omtx2 em um estudo prévio foi considerada um modulador da secreção de insulina em ilhotas pancreáticas isoladas e uma avaliação das toxinas das κ-KTx 2.6 Ocyc9 e κ-KTx 2.2 Omtx2 demonstrou potencial efeito nos canais CaV2.3. Neste presente trabalho, a atividade das toxinas Ocyc9 e Omtx2 foi avaliada nos canais CaV2.3, KV, NaV, TRP, nAchr, ENaC. Em concentrações entre 100 nM e 10 µM, ambas as toxinas não apresentaram efeito nos canais testados. Esses resultados, junto com os descritos por Sarmiento (2019), indicam que a modulação da secreção de insulina dependente de glicose não pode ser justificada pela interação das κ-KTx 2.2 e 2.6 com canais iônicos descritos em células β pancreáticas. As κKTx são compreendidas como bloqueadores de poros de baixa afinidade e necessitam de altas concentrações para induzir bloqueio. As toxinas Ocyc9 e Omtx2, a 500 µM, inibiram a amplitude de correntes nos canais KV1.1, KV1.3, KV1.4 e Shaker IR, com a indicação que a inibição ocorre associada ao deslocamento da probabilidade de abertura, caracterizando o funcionamento como uma toxina modificadora de gating. A caracterização de κ-Ktx como modificadoras de gating corrobora com dados previamente descritos na literatura com a modulação das cinéticas de ativação, entretanto, não era descrita a capacidade de modular a probabilidade de abertura com a possível estabilização do estado fechado. O segundo capítulo estuda a interação de anestésicos gerais com canais iônicos dependentes de voltagem. O mecanismo de ação dos anestésicos gerais foi compreendido por décadas pela interação inespecífica com membranas celulares, sendo substituída com observação da interação com canais iônicos. O anestésico intravenoso propofol inibiu os canais NaV com mecanismo associado ao acoplamento da ativação-inibição, todavia o canal NaV1.4 apresentou um mecanismo de inibição que não indica estar relacionado ao acoplamento. O sedativo TCE 5 mM inibiu os canais NaV com hiperpolarização nas probabilidades do SSI, com efeito predominante em NaV1.7, indicando possivelmente o mecanismo associado ao efeito analgésico. No canal Kv1.2 TCE a 5mM promoveu inibição de corrente, contudo esse efeito foi revertido em KV1.2-FRAKT com potencialização das correntes, interagindo com a região do Linker S4-S5, assim como proposto previamente para propofol e sevoflurano. Foi desenvolvido um modelo celular com características neuronais e expressão dos canais Kv1.2 (Kv1.2SH-SY5Y-RA-KV1.2) funcional para investigação do efeito isolado de Kv1.2 na presença de Sevoflurano sobre a excitabilidade de membrana. Esse modelo foi capaz de demonstrar a hiperpolarização na repolarização após potencial de ação, efeito consistente com a potencialização da condutância de KV1.2 por sevoflurano.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF).Ion channels are essential elements of membrane excitability, responsible for signal transmission and transduction in neurons, and can be modulated by peptide toxins and general anesthetics. In the first chapter of this work, κ-KTx, which are scorpion peptide toxins with the Csα/α structural motif active on voltage-dependent potassium channels, are studied. In a previous study, κ-KTx 2.2 Omtx2 was considered a modulator of insulin secretion in isolated pancreatic islets, and an evaluation of the toxins κ-KTx 2.6 Ocyc9 and κKTx 2.2 Omtx2 demonstrated potential effects on CaV2.3 channels. In the present work, the activity of Ocyc9 and Omtx2 toxins was evaluated on CaV2.3, KV, NaV, TRP, nAchr, and ENaC channels. At concentrations between 100 nM and 10 µM, both toxins showed no effect on the tested channels. These results, along with those described by Sarmiento (2019), indicate that the modulation of glucose-dependent insulin secretion cannot be justified by the interaction of κ-KTx 2.2 and 2.6 with ion channels described in pancreatic β-cells. κ-KTx are understood as low-affinity pore blockers requiring high concentrations to induce inhibition. At 500 µM, Ocyc9 and Omtx2 toxins inhibited the amplitude of currents in KV1.1, KV1.3, KV1.4, and Shaker IR channels, indicating that the inhibition is associated with a shift in the opening probability, characterizing their function as gating modifier toxins. The characterization of κ-KTx as gating modifiers supports previously described data in the literature on the modulation of activation kinetics; however, their ability to modulate the opening probability with possible stabilization of the closed state was not described. The second chapter studies the interaction of general anesthetics with voltagedependent ion channels. For decades, the mechanism of action of general anesthetics was understood as nonspecific interaction with cell membranes, later replaced by the observation of interaction with ion channels. The intravenous anesthetic propofol inhibited NaV channels with a mechanism associated with activation-inhibition coupling; however, the NaV1.4 channel showed an inhibition mechanism not related to coupling. The sedative TCE 5 mM inhibited NaV channels with hyperpolarization in SSI probabilities, predominantly affecting NaV1.7, possibly indicating a mechanism associated with analgesic effect. In Kv1.2 channels, TCE at 5 mM promoted current inhibition; however, this effect was reversed in KV1.2-FRAKT with current potentiation, interacting with the S4-S5 linker, as previously proposed for propofol and sevoflurane. A neuronal characteristic cell model with KV1.2 channel expression (KV1.2SH-SY5Y-RA-KV1.2) was developed to investigate the isolated effect of KV1.2 in the presence of sevoflurane on membrane excitability. This model demonstrated hyperpolarization during repolarization after action potential, consistent with potentiation of KV1.2 conductance by sevoflurane.Instituto de Ciências Biológicas (IB)Departamento de Biologia Celular (IB CEL)Programa de Pós-Graduação em Biologia MolecularSchwartz, Elisabeth Nogueira FerroniTreptow, Werner L.Tibery, Diogo Vieira2024-11-12T18:59:17Z2024-11-12T18:59:17Z2024-11-122024-08-13info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfTIBERY, Diogo Vieira. Canais iônicos como alvos moleculares para fármacos: caracterização dos alvos moleculares de κ-KTxs do gênero Opisthacanthus e investigação do mecanismo de ação de anestésicos gerais. 2024. 148 f., il. Tese (Doutorado em Biologia Molecular) — Universidade de Brasília, Brasília, 2024.http://repositorio.unb.br/handle/10482/50874porA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-11-12T18:59:17Zoai:repositorio.unb.br:10482/50874Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-11-12T18:59:17Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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