Receptores de dopamina y heterómeros de receptores de dopamina en la modulación de la neurotransmisión

La mayoria de los ligandos de GPCR que actuan como agonistas, antagonistas o agonistas inversos, se unen al mismo dominio del receptor reconocido por los agonistas endogenos, es decir, el lugar de union ortosterico. Muchos GPCR poseen sitios alostericos topograficamente distintos a los ortostericos. Esto ha llevado a la identificacion y estudio de ligandos que actuan como moduladores alostericos, que pueden regular indirectamente la actividad de los ligandos ortostericos y/o mediar directamente efectos agonista/antagonista. Este es el caso del hibrido trans-indoloquinolicidina-peptido 28 (IP28) estudiado en la primera parte de esta Tesis Doctoral. Este compuesto es un modulador alosterico de los receptores de dopamina D1, actuando como ligando ortosterico para los receptores D2, D3, D4 y D5 de dopamina; disminuyendo la afinidad del ligando y la potencia de los receptores, preservando al mismo tiempo la eficacia de los mismos y actuando como un agonista debil por si mismo. A pesar de una cierta resistencia inicial por parte de la comunidad cientifica, la existencia de heteromeros entre diversos receptores de neurotransmisores y neuromoduladores es, hoy por hoy, un hecho aceptado. La heteromerizacion implica cambios en la forma de entender la neurotransmision. Asi, los receptores no pueden considerarse como una unica unidad funcional, sino como agregados multimoleculares localizados en el plano de la membrana plasmatica. Bajo esta idea, en la segunda parte de esta tesis se demostro que los receptores de dopamina D2S, D4.2 y D4.4, pero no la variante D4.7 asociada con el trastorno de deficit de atencion e hiperactividad (ADHD), forman heteromeros funcionales en celulas transfectadas y en cerebro de raton. La coestimulacion de los receptores D2S y D4 en el heteromero D2S-D4 tiene un efecto sinergico en la senalizacion, hecho que no ocurre en celulas que expresaban la variante D4.7 o en el estriado de ratones mutados (knock-in) portadores de la variante de 7 repeticiones (D4.7) en el tercer bucle intracelular del receptor D4 de dopamina. Estos resultados indican una diferencia funcional de la variante D4.7 del receptor D4 respecto a las variantes D4.2 y D4.4, la cual puede tener implicaciones importantes para la comprension de la patogenesis de ADHD. Otra particularidad del receptor de dopamina D4 es que es el unico receptor dopaminergico en la glandula pineal de rata sin que se conozca cual es su funcion a pesar de que se expresa de manera circadiana. Por tanto, la glandula pineal de rata es una region del cerebro con gran interes para investigar las caracteristicas del receptor D4. Dado que la glandula pineal esta bajo el control de los receptores ? 1B y ? 1 adrenergicos, de cuya activacion depende la regulacion del ritmo circadiano y la sintesis y liberacion de serotonina y melatonina, una posibilidad es que los receptores de dopamina D4, que en animales no presenta formas polimorficas, puedan modular la funcion de los receptores adrenergicos de la glandula pineal mediante un proceso de heteromerizacion. Basado en esta hipotesis, en la tercera parte experimental de esta tesis se ha identificado un nuevo mecanismo que describe como la dopamina regula la funcion de los receptores adrenergicos durante el ritmo circadiano. Utilizando diversas tecnicas experimentales se ha puesto de manifiesto que: 1) los receptores D4 de dopamina forman heteromeros con receptores adrenergicos ? 1B y ? 1 en celulas transfectadas y en la glandula pineal 2) los heteromeros ? 1B-D4 y ? 1-D4 permiten la modulacion inducida por agonistas y antagonistas del receptor D4 de la activacion de MAPK y Akt mediada por agonistas de los receptores adrenergicos en celulas transfectadas y en la glandula pineal 3) la sintesis y la liberacion de serotonina y melanina, promovida por la estimulacion de los receptores adrenergicos en la glandula pineal, esta controlada por el receptor D4 a traves de la activacion de los heteromeros ? 1B-D4 y ? 1-D4, y 4) la modulacion de los heteromeros a traves de los receptores D4 depende de los ciclos circadianos de dia/noche. La busqueda de ligandos especificos para receptores que puedan acoplarse a un sistema de transferencia de energia es de gran interes, ya que las tecnicas de BRET y FRET no son aplicables a tejidos ex vivo. Debido a ello, en la cuarta y ultima parte de esta Tesis se ha querido contribuir al desarrollo de ligandos para receptores de dopamina utiles para detectar heteromeros que contengan estos receptores. Para ello se ha desarrollado y caracterizado ergopeptidos biotinilados como herramientas para el estudio de heteromeros que contengan receptores de dopamina. Asi pues, se ha utilizado una quimioteca de ergopeptidos unidos a biotina mediante un espaciador apropiado que conservan sus propiedades como ligandos de receptores de dopamina, identificandose el compuesto 13 como un agonista de elevada afinidad para los receptores D1, D2 y D3 de dopamina y convirtiendose asi en una herramienta util para estudiar heteromeros que contengan estos receptores.