Oligomerización del receptor A2A de adenosina: interpretando el receptorsoma

Abstract

Los receptores acoplados a proteína G (GPCR) conforman la familia de receptores de membrana más grande. El numeroso y variado tipo de señales que detectan han otorgado a estos receptores un alto interés farmacológico. Además, las interacciones entre diferentes tipos de GPCR formando complejos oligoméricos dan lugar a complejos con características bioquímicas diferenciadas de los protómeros que los forman. En esta Tesis Doctoral se han estudiado diferentes aspectos derivados este tipo de interacciones, centrando estos experimentos alrededor del receptor A2A de adenosina (A2AR), un importante neuromodulador del Sistema Nervioso Central.

Por una parte, mediante la combinación de las técnicas de transferencia de energía resonante bioluminiscente (BRET) y de complementación bimolecular fluorescente (BiFC) se ha podido detectar in vivo que A2AR forma oligómeros con más de dos protómeros, tanto de tipo homomérico (Gandía et al., 2008) como heteromérico. En este último caso, se ha estudiado en concreto el oligómero de A2AR con el receptor D2 de dopamina y el receptor metabotrópico 5 de glutamato (Cabello et al., 2009).

A continuación, se ha aplicado una variante de la técnica de doble híbrido específica para proteínas de membrana (MYTH), con la intención de detectar proteínas interaccionantes con A2AR. Gracias a esta aproximación, se han encontrado nuevas proteínas candidatas a interaccionar con nuestro receptor, destacando entre ellas un GPCR huérfano, GPR37.

Mediante técnicas físicas y funcionales en modelos de cultivo celular y animales se ha podido validar la interacción A2AR/GPR37 y se ha comprobado que la presencia de GPR37 modifica la funcionalidad del receptor A2A de adenosina.

Finalmente, para profundizar en las características estructurales de GPR37, poco conocidas hasta el momento, se ha estudiado la cola C-terminal del receptor. Así, se ha visto que existe una región rica en residuos de cisteína que regula el tráfico del receptor hacia la membrana plasmática. Además, este dominio rico en cisteínas modula el estrés de retículo endoplasmático generado al sobreexpresar GPR37 en cultivo celular y también la inducción de vías apoptóticas (actividad de caspasa-3) en estas mismas condiciones (Gandía et al., 2013).

G protein-coupled receptors (GPCR) consitute the biggest family of membrane receptors. Since they detect a large and diverse number of signals, they have a growing pharmacological interest. Furthermore, the interactions between different types of GPCR form oligomeric complexes that show different biochemical properties than the protomers they are made of. Different aspects of these interactions have been studied in this Doctoral Thesis, focusing the experiments around the adenosine A2A receptor, being adenosine an important modulator of the Central Nervous System.

Firstly, by means of the combination of the bioluminescent ressonant energy transfer (BRET) and bimolecular fluorescent combination (BiFC) techniques we have detected in vivo that A2AR is able to form oligomers made up of more than two protomers, leading to homomeric complexes (Gandía et al., 2008) as well as others of heteromeric nature. In this latter case, we have studied the oligomer of A2AR with the dopamine D2 and glutamate metabotropic 5 receptors (Cabello et al., 2009).

Following these experiments, we have applied a modified version of the yeast two-hybrid technique set up for membrane proteins (MYTH) in order to detect A2AR-interacting proteins. Thanks to this approach, we have found new potential interactors, and among them an orphan GPCR has stood out: GPR37.

By means of physical and functional techniques in cell culture and animal models we have validated the A2AR/GPR37 interaction and we have demonstrated that the presence of GPR37 modifies the functionality of A2AR.

Finally, in order to better understand the rather less studied structural characteristics of GPR37, we have studied its C-terminal tail. Thus, we have observed the presence of a cysteine-rich region that regulates the trafficking of the receptor to the plasma membrane. Furthermore, this cystein-rich domain modulates the GPR37-dependent endoplasmic reticulum stress, as well as the induction of apoptotic pathways (capase-3 activity) (Gandía et al., 2013).