Estructura-función del receptor colinérgico nicotínico α9α10 : modulación por Ca2+

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2023-09-25

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Temas:

RECEPTORES COLINERGICOS NICOTINICOS - α9α10 - ACETILCOLINA - CALCIO EXTRACELULAR - LOOP TM2TM3 - CHOLINERGIC NICOTINIC RECEPTOR - α9α10 - ACETYLCHOLINE - POTENTIATION - EXTRACELLULAR CALCIUM - TM2-TM3 LOOP

Descripción:

El receptor colinérgico nicotínico (nAChR) α9α10 se expresa en las células ciliadas cocleares. Este nAChR media la sinapsis inhibitoria entre las fibras eferentes olivococleares y las células ciliadas externas. La inhibición resulta de la entrada de calcio a través del nAChR, en presencia de acetilcolina (ACh), seguida de la activación de una corriente de potasio dependiente de Ca2+. Se sabe que este sistema es necesario para regular los mecanismos de amplificación sonora que se producen en el oído interno. Además, recientemente, se ha demostrado que ratones que presentan una actividad exacerbada del sistema eferente olivococlear, gracias a la manipulación genética del receptor α9α10, poseen mayor resistencia a la pérdida auditiva oculta y tienen una presbiacusia retrasada. En base a estos antecedentes y al hecho de que el Ca2+ es un modulador alostérico positivo (PAM) del receptor α9α10, nos propusimos encontrar determinantes moleculares que subyacen esta modulación. Esto podría en un futuro contribuir al desarrollo racional de PAMs con posibles efectos terapéuticos. El nAChR α9α10 es un canal iónico pentamérico que se compone de subunidades α9 y α10. Cada subunidad comprende un gran dominio amino-terminal extracelular, cuatro dominios transmembrana (TM1-TM4), un loop extracelular entre TM2 y TM3, un loop citoplasmático largo entre TM3 y TM4 y un dominio C-terminal. Una de las diferencias funcionales entre los nAChR α9 y α9α10 es la modulación de sus respuestas al agonista ACh por el Ca2+ extracelular. Mientras que las respuestas de los nAChRs α9 son bloqueadas por Ca2+, las corrientes de α9α10 son potenciadas por Ca2+ en el rango micromolar y bloqueadas en concentraciones milimolares. Basándonos en esta modulación diferencial, nos planteamos el objetivo de identificar los determinantes estructurales responsables que subyacen a la potenciación por Ca2+ del receptor α9α10. La diferencia en la modulación por Ca2+ entre los receptores α9 y α9α10 sugiere que la subunidad α10 es la responsable de proporcionar los determinantes estructurales que subyacen al fenotipo de potenciación en el caso de los receptores α9α10. Por ello utilizamos como estrategia experimental generar subunidades α10 quiméricas y mutantes, expresarlas en ovocitos de Xenopus y estudiar su modulación por Ca2+ extracelular mediante registros electrofisiológicos. En conjunto nuestros resultados experimentales demostraron que tanto el loop TM2-TM3 como los residuos glutamato E44 y E172 de la subunidad α10 son determinantes estructurales responsables de la potenciación del nAChR α9α10 por Ca2+ extracelular. Además, para dilucidar el mecanismo de esta potenciación por Ca2+ extracelular, realizamos simulaciones de dinámica molecular (DM) de la interacción de Ca2+con diferentes modelos de nAChRs (receptores homoméricos α9 y α10, receptor heteromérico α9α10 y receptor quimérico α9α10α9loopTM2TM3). El resultado de este estudio demostró que tanto el nAChR α9α10 como el receptor α9α10α9loopTM2TM3 exhiben una unión de calcio similar en el entorno de sus loops TM2-TM3. Además, nuestros resultados de DM demostraron que no hay densidad de calcio compatible con sitios de unión de Ca2+ en los residuos E44 y E172 tanto en la subunidad α9 como la de α10. Por lo tanto, nuestros resultados sugieren que tanto el loop TM2-TM3 como los residuos E44 y E172 en la subunidad α10 son determinantes estructurales claves para el acople entre el binding y el gating del nAChR α9α10, en presencia de Ca2+ extracelular y no un sitio diferencial de unión a este ion presente en la subunidad α10.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7411_Gallino