Regulación de receptores de neurotransmisores y neuromoduladores por proteínas estructurales

Abstract

Los receptores acoplados a proteína G o de siete dominios transmembrana (GPCRs o 7TMR) constituyen la mayor superfamilia de receptores de membrana involucrados en la transducción de una señal extracelular al interior de la célula. Estos receptores de membrana controlan una gran variedad de procesos fisiológicos entre los que se pueden citar el metabolismo celular, la secreción, la diferenciación y crecimiento celular, respuestas inflamatorias e inmune, así como la neurotransmisión.<br/>A partir de los años 90 resurgió con fuerza la idea de la oligomerización entre receptores acoplados a proteína G. Continuamente van apareciendo nuevos trabajos que ya no ponen en duda la formación de dichos oligómeros y lo que es más, en algunos casos existe una relación entre el estado de oligomerización del receptor y su funcionalidad. En esta tesis doctoral se aborda la homo- y la heterodimerización entre receptores de adenosina, dopamina y glutamato desde las más variadas perspectivas y estrategias experimentales. De esta manera se ha estudiado la homodimerización del receptor A2a de adenosina y la presencia de dichos homodímeros a nivel de la superficie celular. También se han demostrado la formación de heterodímeros entre los receptores A1 de adenosina y metabotrópico de glutamato 1alfa, así como entre los receptores A2a de adenosina y metabotrópico de glutamato 5. Por último, también se aportan evidencias de la interacción directa entre receptores A2a de adenosina y D2 de dopamina.<br/>La oligomerización entre estos receptores puede ser tanto directa como indirecta, a través de terceras proteínas. Para determinar las proteínas intracelulares que interaccionan con el receptor A2a de adenosina y que pudieran mediar en sus interacciones con otros receptores, se han llevado a cabo experimentos de doble híbrido en levadura. Utilizando el dominio C-terminal del receptor A2a de adenosina como anzuelo para llevar a cabo un <i>screening</i> de una librería de cerebro de ratón, se ha podido determinar su interacción con una proteína del citoesqueleto de actina denominada alfa-actinina. También se ha podido demostrar que esta asociación del receptor A2a con el citoesqueleto de actina juega un papel muy importante en el tráfico del receptor, tanto en su clusterización como internalización inducidas por ligando.<br/>Los <i>lipid rafts</i> son microdominios de membrana que contienen altas concentraciones de colesterol y de esfingolípidos, constituyendo regiones de membrana con una alta ordenación y resistentes a la extracción con detergentes no-iónicos. Se aislan como una fracción ligera de membrana o de baja densidad por ultracentrifugación. Las caveolas son pequeñas invaginaciones de la membrana (de 50 a 100 nm de diámetro) que se consideran un subtipo de <i>lipid raft</i>. Estas invaginaciones de la membrana se mantienen estructural y morfológicamente gracias a una familia de proteínas, las caveolinas, de las cuales deriva el nombre de las caveolas. En estos microdominios de la membrana plasmática se segregan diferentes tipos de proteínas, muchas de las cuales están involucradas en la transducción de la señal. Esto ha llevado a postular que dichos microdominios pueden actuar como plataformas de señalización. Como parte del trabajo realizado en esta tesis doctoral, se ha podido demostrar la localización e internalización del receptor A1 de adenosina a través de vesículas de caveolas. Así mismo, también se ha demostrado una interacción funcional entre el receptor metabotrópico de glutamato 1alfa y las caveolinas. Por un lado, el receptor es capaz de modificar la localización subcelular de la caveolina-2beta desde los lipid droplets, o acúmulos intracelulares de lípidos, hacia la membrana plasmática, mientras que la caveolina-1 es capaz de regular la actividad basal o constitutiva del receptor.