Wang T, Kim DH, Ding C, Wang D, Zhang W, Silic M, Cheng X, Shao K, Ku T, Zheng C, Xie J, Xiao S, Jayant K, Yuan C, Chubykin AA, Staiger CJ, Zhang G, Deng Q. · The Journal of cell biology · 2025

Inwardly rectifying potassium channels promote directional sensing during neutrophil chemotaxis.

Resumo em português

Canais de potássio controlam o potencial de membrana e diversos processos fisiológicos, incluindo a migração celular. Entretanto, o papel específico dos canais de potássio retificadores internos na quimiotaxia de células imunes ainda é desconhecido. Aqui, demonstramos que os canais de potássio retificadores internos, particularmente Kir7.1 (Kcnj13), mantêm o potencial de membrana em repouso e são cruciais para a percepção direcional durante a quimiotaxia de neutrófilos. O bloqueio ou nocaute de Kir em neutrófilos prejudicou sua habilidade de detectar a direção para diferentes quimioatraentes em múltiplos modelos. Utilizando indicadores de voltagem codificados geneticamente, observamos hiperpolarização oscilante durante a retração da cauda em neutrófilos de zebrafish, sendo Kir7.1 necessário para a despolarização em direção à fonte do quimiocina. A despolarização focal via optogenética influenciou a seleção de pseudópodes e desencadeou novas protrusões, que dependiam da sinalização Gα. A hiperpolarização global fez com que os neutrófilos parassem de migrar. Além disso, Kir influencia a ativação da sinalização GPCR em células dHL-60. Esta pesquisa apresenta o potencial de membrana como um componente chave do complexo mecanismo de retroalimentação que conecta as redes adaptativas e excitáveis necessárias para guiar células imunes em ambientes teciduais desafiadores.

Resumo original em inglês

Potassium channels control membrane potential and various physiological processes, including cell migration. However, the specific role of inwardly rectifying potassium channels in immune cell chemotaxis remains unknown. Here, we demonstrate that inwardly rectifying potassium channels, particularly Kir7.1 (Kcnj13), maintain the resting membrane potential and are crucial for directional sensing during neutrophil chemotaxis. Blocking or knocking out Kir in neutrophils disrupted their ability to sense direction toward different chemoattractants in multiple models. Using genetically encoded voltage indicators, we observed oscillating hyperpolarization during tail retraction in zebrafish neutrophils, with Kir7.1 required for depolarization toward the chemokine source. Focal depolarization via optogenetics biased pseudopod selection and triggered new protrusions, which depended on Gα signaling. Global hyperpolarization caused neutrophils to stall migration. Additionally, Kir influences GPCR signaling activation in dHL-60 cells. This research introduces membrane potential as a key component of the complex feedforward mechanism that links the adaptive and excitable networks necessary to guide immune cells in challenging tissue environments.