Regulación de receptores de neurotransmisores y neuromoduladores por proteínas estructurales

Los receptores acoplados a proteina G o de siete dominios transmembrana (GPCRs o 7TMR) constituyen la mayor superfamilia de receptores de membrana involucrados en la transduccion de una senal extracelular al interior de la celula. Estos receptores de membrana controlan una gran variedad de procesos fisiologicos entre los que se pueden citar el metabolismo celular, la secrecion, la diferenciacion y crecimiento celular, respuestas inflamatorias e inmune, asi como la neurotransmision. A partir de los anos 90 resurgio con fuerza la idea de la oligomerizacion entre receptores acoplados a proteina G. Continuamente van apareciendo nuevos trabajos que ya no ponen en duda la formacion de dichos oligomeros y lo que es mas, en algunos casos existe una relacion entre el estado de oligomerizacion del receptor y su funcionalidad. En esta tesis doctoral se aborda la homo- y la heterodimerizacion entre receptores de adenosina, dopamina y glutamato desde las mas variadas perspectivas y estrategias experimentales. De esta manera se ha estudiado la homodimerizacion del receptor A2a de adenosina y la presencia de dichos homodimeros a nivel de la superficie celular. Tambien se han demostrado la formacion de heterodimeros entre los receptores A1 de adenosina y metabotropico de glutamato 1alfa, asi como entre los receptores A2a de adenosina y metabotropico de glutamato 5. Por ultimo, tambien se aportan evidencias de la interaccion directa entre receptores A2a de adenosina y D2 de dopamina. La oligomerizacion entre estos receptores puede ser tanto directa como indirecta, a traves de terceras proteinas. Para determinar las proteinas 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 hibrido en levadura. Utilizando el dominio C-terminal del receptor A2a de adenosina como anzuelo para llevar a cabo un screening de una libreria de cerebro de raton, se ha podido determinar su interaccion con una proteina del citoesqueleto de actina denominada alfa-actinina. Tambien se ha podido demostrar que esta asociacion del receptor A2a con el citoesqueleto de actina juega un papel muy importante en el trafico del receptor, tanto en su clusterizacion como internalizacion inducidas por ligando. Los lipid rafts son microdominios de membrana que contienen altas concentraciones de colesterol y de esfingolipidos, constituyendo regiones de membrana con una alta ordenacion y resistentes a la extraccion con detergentes no-ionicos. Se aislan como una fraccion ligera de membrana o de baja densidad por ultracentrifugacion. Las caveolas son pequenas invaginaciones de la membrana (de 50 a 100 nm de diametro) que se consideran un subtipo de lipid raft . Estas invaginaciones de la membrana se mantienen estructural y morfologicamente gracias a una familia de proteinas, las caveolinas, de las cuales deriva el nombre de las caveolas. En estos microdominios de la membrana plasmatica se segregan diferentes tipos de proteinas, muchas de las cuales estan involucradas en la transduccion de la senal. Esto ha llevado a postular que dichos microdominios pueden actuar como plataformas de senalizacion. Como parte del trabajo realizado en esta tesis doctoral, se ha podido demostrar la localizacion e internalizacion del receptor A1 de adenosina a traves de vesiculas de caveolas. Asi mismo, tambien se ha demostrado una interaccion funcional entre el receptor metabotropico de glutamato 1alfa y las caveolinas. Por un lado, el receptor es capaz de modificar la localizacion subcelular de la caveolina-2beta desde los lipid droplets, o acumulos intracelulares de lipidos, hacia la membrana plasmatica, mientras que la caveolina-1 es capaz de regular la actividad basal o constitutiva del receptor.