Articulo de referencia

Receptor sensor de calcio

El receptor sensor de calcio ( CaSR ) es un receptor acoplado a proteína G de clase C que detecta los niveles extracelulares de iones de calcio . Se expresa principalmente en la...

El receptor sensor de calcio ( CaSR ) es un receptor acoplado a proteína G de clase C que detecta los niveles extracelulares de iones de calcio . Se expresa principalmente en la glándula paratiroides , los túbulos renales del riñón , los islotes pancreáticos y el cerebro . [ 5 ] [ 6 ] En la glándula paratiroides, controla la homeostasis del calcio regulando la liberación de la hormona paratiroidea (PTH). [ 7 ] En el riñón, tiene un efecto inhibidor sobre la reabsorción de calcio, potasio , sodio y agua dependiendo del segmento del túbulo que se active. [ 8 ] El CaSR tiene un papel regulador en la secreción de insulina , la adhesión y la proliferación de células beta en los islotes pancreáticos. [ 9 ]

Desde la revisión inicial del CaSR, [ 10 ] se ha realizado un análisis exhaustivo de su función relacionada con la enfermedad paratiroidea y otras funciones relacionadas con tejidos y órganos del cuerpo. En 1993, Brown et al. [ 11 ] aislaron un clon llamado BoPCaR (receptor de calcio paratiroideo bovino) que replicó el efecto al ser introducido a cationes polivalentes. Debido a esto, se logró clonar CaSR de longitud completa de mamíferos. [ 12 ]

Estructura

Cada protómero del receptor posee un gran dominio extracelular N-terminal que se une para formar el dominio VFT (Venus flytrap). El receptor cuenta con un dominio CR (rico en cisteína) que conecta el dominio VFT con los siete dominios transmembrana del receptor. A estos siete dominios transmembrana les sigue una larga cola citoplasmática. Si bien la cola carece de estructura definida, desempeña un papel importante en el transporte y la fosforilación. [ 13 ]

El CaSR es un receptor homodimérico. La transmisión de la señal solo ocurre cuando el agonista se une al homodímero del CaSR. La unión de un solo protómero no produce transmisión de señal. Experimentos in vitro demostraron que el receptor puede formar un heterodímero con mGlu1/5 o con el receptor GABAB . La heterodimerización podría facilitar las diversas funciones del CaSR en diferentes tejidos, especialmente en el cerebro.

Recientemente se resolvieron las estructuras de crio-EM del homodímero CasR.

dominio extracelular

El VFT se extiende fuera de la célula y está compuesto por dos subdominios lobulares. Cada lóbulo forma parte de la hendidura de unión al ligando.

A diferencia de la estructura conservadora de otros receptores GPCR de clase C, la hendidura del CaSR es un sitio de unión alostérico o de coagonistas, mientras que los cationes (Ca 2+ ) se unen en otro lugar.

El estado inactivo del receptor presenta dos dominios extracelulares, orientados en una conformación abierta con una parte intradominio vacía. Cuando el receptor se activa, los dos lóbulos interactúan entre sí y generan una rotación de la hendidura interdominio. [ 14 ]

Sitios de unión de cationes

Los sitios de unión de cationes variaron en su ubicación y en el número de apariciones repetitivas. [ 14 ]

El receptor posee cuatro sitios de unión al calcio que desempeñan un papel en la estabilización [ 14 ] del dominio extracelular (ECD) y en la activación del receptor. Esta estabilización mantiene al receptor en su conformación activa.

Los cationes de calcio se unen al primer sitio de unión de calcio en la conformación inactiva. En el segundo sitio de unión, los cationes de calcio se unen tanto a la estructura activa como a la inactiva. En el tercer sitio de unión, la unión del calcio facilita el cierre de los lóbulos 1 y 2. Este cierre permite la interacción entre ambos lóbulos. El cuarto sitio de unión se localiza en el lóbulo 2, cerca del dominio CR. La unión del agonista al cuarto sitio de unión da lugar a la formación de un puente de interfaz de homodímero. Este puente, entre el dominio del lóbulo 2 de la subunidad 1 y el dominio CR de la subunidad 2, estabiliza la conformación abierta.

El orden de afinidad de unión del calcio a cuatro de los sitios de unión es el siguiente: 1 = 2 > 3 > 4. La menor afinidad del calcio al sitio 4 indica que el receptor se activa solo cuando la concentración de calcio supera la concentración requerida. Este comportamiento hace que la unión del calcio al sitio 4 desempeñe un papel fundamental en la estabilización.

El CaSR también tiene sitios de unión para el magnesio y el gadolinio .

sitios de unión de aniones

En el dominio extracelular (ECD) existen cuatro sitios de unión de aniones. Los sitios 1 a 3 están ocupados en la estructura inactiva, mientras que en la estructura activa solo están ocupados los sitios 2 y 4.

Dominio transmembrana de 7 miembros

Basándose en la similitud de CaSR con mGlu5, se cree que en la forma inactiva del receptor, el dominio VFT interrumpe la interfaz entre los dominios 7TM, y la activación del receptor fuerza una reorientación de los dominios 7TM. [ 15 ]

transducción de señales

La forma inactiva del receptor presenta una conformación abierta. Tras la unión al cuarto sitio de unión, la estructura del receptor cambia a una conformación cerrada. Este cambio en la conformación estructural inhibe la liberación de PTH.

En el lado intracelular, inicia la vía de la fosfolipasa C , [ 16 ] [ 17 ] presumiblemente a través de una proteína G de tipo G , que finalmente aumenta la concentración intracelular de calcio, lo que inhibe la fusión de vesículas y la exocitosis de la hormona paratiroidea. También inhibe (no estimula, como afirman algunas [ 18 ] fuentes) la vía dependiente de cAMP . [ 17 ]

Ligandos

Agonistas

moduladores alostéricos positivos

Antagonistas

Moduladores alostéricos negativos

  • NPS 2143
  • Ronacaleret
  • Calhex 231

Se desconoce si el Ca²⁺ por sí solo puede activar el receptor, pero se ha demostrado que los L-aminoácidos y los péptidos γ-glutamil actúan como coactivadores del receptor. Estas moléculas intensifican las respuestas intracelulares provocadas por el catión calcio. [ 23 ]

Patología

Las mutaciones que inactivan un gen CaSR causan hipercalcemia hipocalciúrica familiar (FHH) (también conocida como hipercalcemia benigna familiar porque generalmente es asintomática y no requiere tratamiento) [ 24 ] cuando están presentes en heterocigotos . Los pacientes que son homocigotos para mutaciones inactivadoras de CaSR tienen una hipercalcemia más grave [ 25 ] . Otras mutaciones que activan CaSR son la causa de hipocalcemia autosómica dominante [ 26 ] o síndrome de Bartter tipo 5. Se ha encontrado una variante de transcripción con empalme alternativo que codifica 1088 aminoácidos para este gen, pero su naturaleza de longitud completa no se ha definido [ 27 ] .

Papel en la enfermedad renal crónica

En la enfermedad renal crónica , la desregulación del CaSR conduce a un hiperparatiroidismo secundario vinculado a la osteoporosis, que se considera una de las principales complicaciones.

Los pacientes que padecen hiperparatiroidismo secundario requieren modificar su dieta para controlar la enfermedad. [ 28 ] La recomendación dietética incluye la restricción del consumo de calcio, fosfato y proteínas. Estos nutrientes abundan en nuestra dieta, por lo que evitar los alimentos que los contienen puede limitar nuestras opciones alimentarias y provocar deficiencias de otros nutrientes.

Aplicación terapéutica

Los fármacos cinacalcet y etelcalcetida son modificadores alostéricos del receptor sensor de calcio. [ 29 ] Se clasifican como calcimiméticos , ya que se unen al receptor sensor de calcio y disminuyen la liberación de la hormona paratiroidea.

Los fármacos calcilíticos , que bloquean el CaSR, producen un aumento de la densidad ósea en estudios con animales y se han investigado para el tratamiento de la osteoporosis . Desafortunadamente, los resultados de los ensayos clínicos en humanos han sido decepcionantes, ya que no se observaron cambios sostenidos en la densidad ósea a pesar de que el fármaco fue bien tolerado. [ 30 ] [ 31 ] Investigaciones más recientes han demostrado que el receptor CaSR está involucrado en numerosas otras afecciones, incluyendo la enfermedad de Alzheimer , el asma y algunas formas de cáncer , [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] y se están investigando fármacos calcilíticos como posibles tratamientos para estas. Recientemente se ha demostrado que el hueso biomimético como la apatita inhibe la formación de hueso a través de la vía de osificación endocondral mediante la hiperestimulación del receptor sensor de calcio extracelular. [ 36 ]

La transactivación a través del dímero puede dar lugar a una farmacología única para los moduladores alostéricos del CaSR. Por ejemplo, Calhex 231, que muestra una actividad alostérica positiva cuando se une al sitio alostérico en un solo protómero. Por el contrario, muestra una actividad alostérica negativa cuando ocupa ambos sitios alostéricos del dímero. [ 19 ]

Interacciones

Se ha demostrado que el receptor sensible al calcio interactúa con la filamina . [ 37 ] [ 38 ]

Función en la evaluación sensorial de los alimentos

El kokumi fue descubierto en Japón en 1989. Se define como una sensación que realza los sabores existentes y crea sensaciones de redondez, complejidad y riqueza en la boca. El kokumi está presente en diversos alimentos como la salsa de pescado, la soja, el ajo, las legumbres, etc. [ 39 ] Las sustancias que componen el kokumi son péptidos gamma-glutamil.

Se sabe que el CaSR se expresa en la glándula paratiroides y los riñones, pero experimentos recientes demostraron que el receptor también se expresa en el tubo digestivo y cerca de las papilas gustativas en la parte posterior de la lengua. [ 40 ]

Los péptidos gamma-glutamil son moduladores alostéricos del CaSR, y la unión de esos péptidos al CaSR en la lengua es lo que media la sensación de Kokumi en la boca.

En la boca, a diferencia de otros tejidos, la entrada de calcio extracelular no afecta la actividad del receptor. En cambio, la activación del CaSR se produce por la unión de los péptidos de glutamina gamma.

La señal gustativa implica la liberación de calcio intracelular en respuesta a la unión de la molécula al receptor del gusto, lo que conduce a la secreción de neurotransmisores y a la percepción del gusto. La unión simultánea de péptidos de gamma-glutamina al CaSR aumenta el nivel de calcio intracelular, lo que intensifica la percepción del gusto. [ 40 ] [ 41 ] [ 39 ]

Referencias

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