Activación de receptores pentaméricos gatillados por neurotransmisores

La comunicación celular es un proceso fundamental para la supervivencia de los organismos. Gracias a las distintas vías de comunicación, las células reciben e interpretan mensajes del exterior, los cuales inducen respuestas necesarias para el correcto funcionamiento de dichas células y del organismo...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor principal: Corradi, Jeremías
Otros Autores: Bouzat, Cecilia
Formato: tesis doctoral
Lenguaje:Español
Publicado: 2010
Materias:
receptores cys-loop
patch-clomp
Acceso en línea:http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/2082
Aporte de:
Repositorio Institucional Universidad Nacional del Sur (UNS) de Universidad Nacional del Sur
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description La comunicación celular es un proceso fundamental para la supervivencia de los organismos. Gracias a las distintas vías de comunicación, las células reciben e interpretan mensajes del exterior, los cuales inducen respuestas necesarias para el correcto funcionamiento de dichas células y del organismo que estas constituyen. Los canales iónicos activados por ligandos (LGIC) son proteínas integrales de membrana encargadas de transducir la señal proveniente del exterior hacia el interior celular. Sus vías de transducción son muy variadas, pero en general llevan a dos respuestas fundamentales según el receptor implicado, respuesta de excitación o respuesta de inhibición. Dentro del grupo LGIC existen tres familias de receptores, cada una conformada por varios miembros relacionados evolutivamente. Dichas familias se clasifican como: canales catiónicos activados por glutamato, canales activados por ATP y los receptores pertenecientes a la familia Cys-loop. En el presente trabajo de tesis doctoral estudiamos los mecanismos de activación de dos miembros de la familia de receptores Cys-loop, el receptor de acetilcolina de músculo adulto (AChR) y el receptor de serotonina homopentamérico tipo 3A (5-HT3AR). El AChR es considerado el modelo, tanto estructural como funcional, para todos los miembros de esta familia. Para un mejor entendimiento de los mecanismos que llevan al correcto funcionamiento de dichos receptores, es necesario: a) conocer su estructura molecular y los mecanismos que gobiernan su activación, y b) definir un modelo cinético que logre representar los estados en los cuales se encuentra el receptor y los pasos afectados por mutaciones o moduladores. En base a estudios de mutagénesis dirigida, determinamos el aporte de los residuos 15 de M1 de las subunidades ,  y  para el correcto funcionamiento del AChR. Además, definimos la relación entre el volumen del residuo en dicha posición y el efecto provocado sobre la eficiencia de gatillado del canal. Observamos que para la subunidad  el aumento del volumen del residuo en 15 lleva a una disminución en la constante de gatillado del canal. En cambio, para las otras subunidades, ocurre el efecto opuesto. Demostramos que los residuos 15 de M1 y 11 de M2 de la subunidad  interaccionan directamente. Dicha interacción explicaría la realción observada entre el volumen del residuo en 15 de M1 y la eficiencia del canal, donde la interacción 11-15 se vuelve más significativa al aumentar el volumen del residuo en 15, llevando a una reducción en la eficiencia del gatillado del canal. Debido a la baja conductancia del canal del 5-HT3AR, solo han sido propuestos hasta el momento modelos cinéticos basados en el análisis de corrientes macroscópicas. Utilizando el receptor de serotonina de alta conductancia (5-HT3AR-AC) obtuvimos corrientes macroscópicas y registros de canal único. En base a dichos registros, definimos un modelo cinético que describe con alto grado de exactitud los datos experimentales. Este es el primer modelo que, además de representar lo observado a nivel de corrientes macroscópicas, describe también la activación del receptor a nivel de canal único. Por otro lado, realizamos mutaciones sobre el 5-HT3AR-AC en los residuos 10 y 14 del segmento M4. Dichos residuos fueron demostrados como importantes en el gatillado del AChR y presentan un patrón de conservación particular entre las subunidades de estos dos receptores. Confirmamos que ambos residuos son importantes para el correcto funcionamiento del 5-HT3AR, donde las mutaciones en 10 afectaron la activación del receptor a nivel de canal único y las mutaciones en 14 solo mostraron efectos a nivel de las corrientes macroscópicas. Utilizando los datos obtenidos a partir del receptor mutado en 10 de M4, realizamos el análisis cinético en base al esquema propuesto. Determinamos que las velocidades afectadas fueron fundamentalmente de apertura y cierre del canal, similar a lo demostrado para el residuo equivalente del AChR. Nuestros resultados brindan importante información sobre la intervención de los segmentos transmembranales en el correcto funcionamiento de receptores de la familia Cys-loop. Asimismo, muestran cómo la función de determinados aminoácidos se ha conservado durante la evolución. Además, definimos el primer modelo cinético para el 5-HT3AR, el cual representa correctamente la activación de este receptor, tanto a nivel de corrientes macroscópicas como de canal único. La utilización de este modelo será de gran apoyo al entendimiento de los efectos generados por mutaciones o la acción de moduladores de la funcionalidad de dicho receptor.

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