Ouabain é um glicosídeo cardíaco que inibe a permuta sódio-potássio ATP-dependente através das membranas celulares. A ligação de ouabain à Bomba sódio-potássio (também chamada de Na+/K+ ATPase) previne as mudanças conformacionais necessárias para a sua função adequada. Isso afeta a composição do íon intracelular de várias formas com vários efeitos, dependendo da célula e da dosagem. O composto foi, portanto, utilizado na medicina, tanto como terapêutico como em pesquisas relacionadas com o transporte ativo de membrana. proteína alvo: Na+ / K+ ATPase

na+ / K+ ATPase transporta activamente o potássio para a célula e o sódio para o espaço extra-celular de acordo com o esquema geral descrito abaixo. Esta proteína transmembranar é composta por três subunidades, alfa, beta e gama, que podem dimerizar com outras bombas in vivo. A estrutura cristalina é um hexâmero radialmente simétrico, quando em tecidos vivos, as proteínas provavelmente se associam bilateralmente. A cadeia alfa é apresentada em rosa / azul e a cadeia beta em amarelo/verde. Dos dois, a subunidade alfa desempenha o papel principal no funcionamento da proteína. O feixe de hélices alfa no centro da posição proteica resíduos hidrofóbicos no exterior do motivo, abrindo um portal através da camada lipídica. É dentro deste domínio transmembranar que os resíduos da subunidade alfa coordenam iões de sódio ou potássio. O grande domínio no lado citoplásmico da camada intermédia (mais distante da subunidade beta) flutua em solução e é responsável pela ligação e hidrolisação de ATP. Tal como acontece com muitas enzimas proteicas da hidrólise de fosfoester, os grupos de fosfato são coordenados com a . A energia libertada da clivagem de fosfato de alta energia é transferida através de mudanças conformacionais para o domínio transmembranar, onde os íons são forçados contra o seu gradiente de concentração. No lado extracelular, os movimentos para evitar a dissociação de iões de potássio durante a sua entrada na célula. Uma terceira subunidade gama (púrpura/laranja), juntamente com a subunidade beta, contribui para a ancoragem dos domínios transmembranares ao bilayer fosfolípido.

funcionamento Normal Na+/K+ alterações ATPase unidireccionalmente entre duas fases, E1 e E2. Na fase E1, liga-se Na+ E ATP no interior da célula. Após a hidrólise, a proteína fosforelada ejeta ADP e muda de conformação para E2, permitindo que 3Na+ dissocie no lado extracelular da membrana. A proteína liga-se então a 2K+ e hidrolisa o fosfato inorgânico ligado, causando a reversão para E1. Pouco antes de a ligação de K+ para o estado E2, Ouabain liga-se a resíduos no interior da bomba, evitando que a transição de volta para E1 (assim o magnésio cofactor está coordenando um carboximetilcelulose dependente )

Ouabain Estrutura e Ligação

Abaixo está a estrutura de oubain em duas dimensões. A molécula consiste num açúcar ligado a um colesterol modificado por uma ligação glicosídica (daí glicosido). Os grupos hidroxila que circundam grande parte da molécula, juntamente com os ésteres em cada extremidade, contribuem para a sua ligação à Bomba de sódio-potássio ligada à membrana. também pode ser visto em três dimensões. Com a geometria molecular e estereoquímica exibida desta forma, pode-se ver mais claramente a distribuição de ligações carbono-oxigênio polares e ligações carbono-carbono não-polares no espaço que rodeia a molécula. Isto torna muito mais fácil visualizar a ligação do inibidor. Ouabain é para a proteína ao longo do interior de um feixe alfa-hélice. componentes de resíduos ajudam um pouco na coordenação de ouabain através das forças de Van der Waals, mas resíduos, glutamina, ácido aspártico e treonina, juntamente com a ligação amida de uma alanina, cercam os grupos hidroxila e carbonila do ligando, formando ligações de hidrogênio de 2 a 4 angstroms de comprimento. Isto não só mantém a droga no lugar, mas impede a mudança conformacional necessária para a função da proteína.

inibição do músculo cardíaco e da bomba iónica

a inibição da Na+/K+ ATPase tem efeitos indirectos na força contractil, ou inotrofia, das células musculares cardíacas. Através do aumento da concentração citoplasmática de sódio, um trocador de sódio-cálcio é ativado, aumentando assim a concentração celular de cálcio. O cálcio é um segundo mensageiro em muitas vias de sinalização / regulação. A sua libertação no citoplasma dos sinais de contracção das células musculares, explicando o efeito positivo de doses baixas de ouabain na introfia cardíaca. A imagem abaixo mostra este efeito de todos os glicosídeos cardíacos no tecido do miocárdio. Como é demonstrado, a inibição da bomba sódio-potássio provoca um elevado nível de sódio citoplásmico, o que activa a bomba sódio-cálcio, causando um aumento do cálcio citoplásmico. Isto aumenta a força com que a célula se contrai.

Se administrado corretamente, ouabain prova ser eficaz no tratamento de insuficiência cardíaca e arritmias. No entanto, a actividade de ouabain pode contribuir indirectamente para a sobrecarga das células do miocárdio com sódio. Os canais na+ passivos são geralmente inactivados quando o potencial da membrana está no seu máximo. Quando eles reabrem ou não conseguem fechar, muito sódio pode vazar para a célula, causando o desperdício de ATP e/ou contração muscular descoordenada. Chama-se late I-Na. Com o aumento do sódio e do cálcio, é activada uma cinase Ca2+-dependente da calmodulina, por sua vez fosforilando e activando canais passivos de Na+. Quando os efeitos de ouabain são amplificados desta forma, a droga pode causar mais dano do que bem. A investigação demonstrou que uma forma eficaz de combater o i-Na tardio é através da inibição da quinase dependente de Ca2+-calmodulina (Hoyer et al. 2011).