Regulation of BK channel by tungstate and its relevance for the control of vascular tone and intracellular signalling

Abstract

The large-conductance Ca2+- and voltage-gated K+ (BK) channel containing the pore-forming and the regulatory B1 subunits play a pivotal role in the control of arterial tone and modification of channel function is associated to changes in blood pressure in both animal models and humans. Tungstate, a compound with antidiabetic and antiobesity properties, also reduces blood pressure in experimental animal models of both hypertension and metabolic syndrome, although the underlying mechanisms are not completely understood. This Thesis evaluates the effect of tungstate on BK channel function and its relevance for both the regulation of vascular resistance and intracellular signaling. Our results show that tungstate activates BK channels in a - and Mg2+-dependent manner and induces vasodilatation only in mouse arteries that express the BK B1 subunit. Our functional and comparative structural analysis suggest that, although the tungstate interaction site is located in the BK subunit, its positive effect on the channel requires residues of the B1 subunit extracellular loop that stabilize the active configuration of the voltage sensor. In addition, we have found that tungstate-induced, Gi/o protein-mediated ERK phosphorylation is enhanced by BK B1 channels.

El canal de potasio (K+) de alta conductancia dependiente de voltaje y Ca2+ (BK) y compuesto por la subunidad alfa(formadora del poro) y la subunidad reguladora B1, tiene un papel fundamental en el control del tono arterial. Cambios en la función del canal tienen una relación directa con modificaciones en la presión sanguínea tanto en modelos animales como en humanos. El tungstato, un compuesto con propiedades antidiabéticas y antiobesidad, también reduce la presión sanguínea en modelos animales de hipertensión y síndrome metabólico, aunque los mecanismos subyacentes no son del todo conocidos. Esta Tesis, evalúa el efecto del tungstato sobre la función del los canales BK y su relevancia en la regulación de la resistencia vascular y la señalización intracelular. Nuestros resultados demuestran que el tungstato activa los canales BK en una manera B- y Mg2+-dependiente, induciendo vasodilatación de arterias murinas que expresan la subunidad B1. Nuestros análisis funcionales junto a estudios estructurales comparativos sugieren que, aunque el sitio de interacción del tungstato está situado en la subunidad B, su efecto positivo sobre el canal requiere residuos pertenecientes al lazo extracelular de la subunidad B1 implicados en la estabilización del sensor de voltaje del canal BK en su configuración activa. Además, hemos observado que la fosforilación de ERK inducida por el tungstato y mediada por proteínas Gi/o está potenciada en presencia de canales BKBB1.