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purinorreceptor P2X

Los receptores P2X , también conocidos como la familia de canales catiónicos del receptor P2X activados por ATP , [ 1 ] son ​​una familia de proteínas que consiste en canales ió...

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Los receptores P2X , también conocidos como la familia de canales catiónicos del receptor P2X activados por ATP , [ 1 ] son ​​una familia de proteínas que consiste en canales iónicos activados por ligando y permeables a cationes que se abren en respuesta a la unión del adenosín trifosfato (ATP) extracelular. Pertenecen a una familia más amplia de receptores conocida como la superfamilia ENaC/P2X. [ 1 ] Los receptores ENaC y P2X tienen estructuras tridimensionales similares y son homólogos. [ 2 ] Los receptores P2X están presentes en una amplia variedad de organismos, incluyendo humanos , ratones , ratas , conejos , pollos , peces cebra , ranas toro , trematodos y amebas . [ 3 ]

Figura 2. Estructura cristalina del canal del receptor P2X4 del pez cebra ( deltaP2X4-B) vista desde las perspectivas lateral (izquierda), extracelular (arriba a la derecha) e intracelular (abajo a la derecha) ( PDB : 3I5D ).

Funciones fisiológicas

Los receptores P2X están involucrados en una variedad de procesos fisiológicos, [ 3 ] [ 4 ] incluyendo:

Distribución tisular

Los receptores P2X se expresan en células de una amplia variedad de tejidos animales . En terminales nerviosas presinápticas y postsinápticas y células gliales en todo el sistema nervioso central , periférico y autónomo , se ha demostrado que los receptores P2X modulan la transmisión sináptica . [ 3 ] [ 12 ] Además, los receptores P2X pueden iniciar la contracción en células del músculo cardíaco , músculo esquelético y varios tejidos musculares lisos , incluyendo el de la vasculatura , el conducto deferente y la vejiga urinaria . Los receptores P2X también se expresan en leucocitos , incluyendo linfocitos y macrófagos, y están presentes en plaquetas sanguíneas . Existe cierto grado de especificidad de subtipo en cuanto a qué subtipos de receptores P2X se expresan en tipos celulares específicos, siendo los receptores P2X 1 particularmente prominentes en células musculares lisas, y P2X 2 ampliamente distribuido en todo el sistema nervioso autónomo. Sin embargo, estas tendencias son muy generales y existe una considerable superposición en la distribución de las subunidades, ya que la mayoría de los tipos celulares expresan más de una subunidad. Por ejemplo, las subunidades P2X2 y P2X3 se encuentran comúnmente coexpresadas en las neuronas sensoriales , donde a menudo se ensamblan para formar receptores P2X2 /3 funcionales.

Estructura básica y nomenclatura

Hasta la fecha, se han identificado siete genes distintos que codifican subunidades P2X, denominados P2X 1 a P2X 7 , en función de sus propiedades farmacológicas. [ 3 ] [ 13 ]

Las proteínas de los receptores P2X son bastante similares en secuencia (>35% de identidad), pero poseen entre 380 y 1000 residuos de aminoacilo por subunidad con variabilidad en longitud. Todas las subunidades comparten una topología común, poseyendo dos dominios transmembrana (uno a unos 30-50 residuos de sus N-terminales, el otro cerca de los residuos 320-340), un gran bucle extracelular y terminales carboxilo y amino intracelulares (Figura 1) [ 3 ] Los dominios extracelulares del receptor entre estos dos segmentos (de unos 270 residuos) están bien conservados con varios residuos de glicilo conservados y 10 residuos de cisteína conservados. Los terminales amino contienen un sitio consenso para la fosforilación de la proteína quinasa C , lo que indica que el estado de fosforilación de las subunidades P2X puede estar involucrado en el funcionamiento del receptor. [ 14 ] Además, existe una gran variabilidad (de 25 a 240 residuos) en los extremos C, lo que indica que podrían desempeñar propiedades específicas de la subunidad. [ 15 ]

En términos generales, la mayoría de las subunidades pueden formar receptores homoméricos o heteroméricos funcionales. [ 16 ] La nomenclatura de receptores establece que la denominación viene determinada por las subunidades constituyentes; por ejemplo, un receptor P2X homomérico formado únicamente por subunidades P2X 1 se denomina receptor P2X 1 , y un receptor heteromérico que contiene subunidades P2X 2 y P2X 3 se denomina receptor P2X 2/3 . Existe consenso general en que P2X 6 no puede formar un receptor homomérico funcional y que P2X 7 no puede formar un receptor heteromérico funcional. [ 17 ] [ 18 ]

Topológicamente, se asemejan a las proteínas del canal de Na + epitelial por poseer (a) extremos N y C localizados intracelularmente, (b) dos segmentos transmembrana putativos, (c) un gran dominio de bucle extracelular y (d) muchos residuos de cisteína extracelulares conservados. Los canales receptores P2X transportan cationes monovalentes pequeños, aunque algunos también transportan Ca2 + . [ 19 ]

La evidencia de estudios moleculares y funcionales iniciales ha indicado firmemente que la proteína receptora P2X funcional es un trímero , con las tres subunidades peptídicas dispuestas alrededor de un poro de canal permeable a iones. [ 20 ] Esta visión fue confirmada recientemente mediante el uso de cristalografía de rayos X para resolver la estructura tridimensional del receptor P2X 4 del pez cebra [ 21 ] (Figura 2). Estos hallazgos indican que el segundo dominio transmembrana de cada subunidad recubre el poro conductor de iones y, por lo tanto, es responsable de la apertura del canal . [ 22 ]

La relación entre la estructura y la función de los receptores P2X ha sido objeto de considerable investigación mediante mutagénesis dirigida y canales quiméricos , y se han identificado dominios proteicos clave responsables de regular la unión del ATP, la permeación de iones, la dilatación del poro y la desensibilización. [ 23 ] [ 24 ]

Activación y apertura de canales

Se cree que se requieren tres moléculas de ATP para activar un receptor P2X, lo que sugiere que el ATP necesita unirse a cada una de las tres subunidades para abrir el poro del canal, aunque evidencia reciente sugiere que el ATP se une en las interfaces de las tres subunidades. [ 25 ] [ 26 ] Una vez que el ATP se une al bucle extracelular del receptor P2X, provoca un cambio conformacional en la estructura del canal iónico que resulta en la apertura del poro permeable a los iones. La teoría más comúnmente aceptada de la apertura del canal implica la rotación y separación de las hélices del segundo dominio transmembrana (TM), lo que permite que cationes como Na + y Ca 2+ accedan al poro conductor de iones a través de tres fenestraciones laterales sobre los dominios TM. [ 27 ] [ 28 ] La entrada de cationes conduce a la despolarización de la membrana celular y la activación de varios procesos intracelulares sensibles al Ca 2+ . [ 29 ] [ 30 ] El tiempo de apertura del canal depende de la composición de subunidades del receptor. Por ejemplo, los receptores P2X 1 y P2X 3 se desensibilizan rápidamente (unos pocos cientos de milisegundos) en presencia continua de ATP, mientras que el canal del receptor P2X 2 permanece abierto mientras el ATP esté unido a él.

Reacción de transporte

La reacción de transporte generalizada es:

Cationes monovalentes o Ca 2+ (salida) ⇌ Cationes monovalentes o Ca 2+ (entrada)

Farmacología

La farmacología de un receptor P2X determinado está en gran medida determinada por su composición de subunidades. [ 13 ] Diferentes subunidades exhiben diferentes sensibilidades a agonistas purinérgicos como ATP, α,β-meATP y BzATP; y antagonistas como ácido piridoxalfosfato-6-azofenil-2',4'-disulfónico (PPADS) y suramina . [ 3 ] De interés continuo es el hecho de que algunos receptores P2X (P2X 2 , P2X 4 , P2X 5 humano y P2X 7 ) exhiben múltiples estados abiertos en respuesta al ATP, caracterizados por un aumento dependiente del tiempo en las permeabilidades de iones orgánicos grandes como N -metil- D -glucamina (NMDG + ) y colorantes de unión de nucleótidos como el yoduro de propidio (YO-PRO-1). Si este cambio en la permeabilidad se debe a un ensanchamiento del poro del canal del receptor P2X o a la apertura de un poro separado permeable a iones es objeto de investigación continua. [ 3 ]

Síntesis y tráfico

Los receptores P2X se sintetizan en el retículo endoplasmático rugoso . Tras una glicosilación compleja en el aparato de Golgi , se transportan a la membrana plasmática, donde se acoplan mediante miembros específicos de la familia de proteínas SNARE . [ 16 ] Un motivo YXXXK en el extremo C es común a todas las subunidades P2X y parece ser importante para el tráfico y la estabilización de los receptores P2X en la membrana. [ 31 ] La eliminación de los receptores P2X se produce mediante endocitosis mediada por clatrina hacia los endosomas , donde se clasifican en vesículas para su degradación o reciclaje. [ 32 ]

Modulación alostérica

La sensibilidad de los receptores P2X al ATP está fuertemente modulada por cambios en el pH extracelular y por la presencia de metales pesados ​​(por ejemplo, zinc y cadmio). Por ejemplo, la sensibilidad al ATP de los receptores P2X 1 , P2X 3 y P2X 4 se atenúa cuando el pH extracelular <7, mientras que la sensibilidad al ATP de P2X 2 aumenta significativamente. Por otro lado, el zinc potencia las corrientes activadas por ATP a través de P2X 2 , P2X 3 y P2X 4 , e inhibe las corrientes a través de P2X 1 . La modulación alostérica de los receptores P2X por el pH y los metales parece estar conferida por la presencia de cadenas laterales de histidina en el dominio extracelular. [ 3 ] A diferencia de los otros miembros de la familia de receptores P2X, los receptores P2X 4 también son muy sensibles a la modulación por la lactona macrocíclica, ivermectina . [ 33 ] La ivermectina potencia las corrientes activadas por ATP a través de los receptores P2X 4 al aumentar la probabilidad de apertura del canal en presencia de ATP, lo que parece hacer al interactuar con los dominios transmembrana desde dentro de la bicapa lipídica. [ 34 ]

Subfamilias

Proteínas humanas que contienen este dominio

P2RX1 ; P2RX2 ; P2RX3 ; P2RX4 ; P2RX5 ; P2RX7 ; P2RXL1 ; TAX1BP3

Véase también

Referencias

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