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Prestin

La prestina es una proteína fundamental para la audición sensible en mamíferos. Está codificada por el gen SLC26A5 (transportador de aniones de la familia 26, miembro 5) . [ 5 ]...

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La prestina es una proteína fundamental para la audición sensible en mamíferos. Está codificada por el gen SLC26A5 (transportador de aniones de la familia 26, miembro 5) . [ 5 ] [ 6 ]

En el mundo animal se conocen diferentes variantes de esta proteína, todas ellas implicadas en la audición o la ecolocalización .

La prestina es la proteína motora de las células ciliadas externas del oído interno de la cóclea de los mamíferos . [ 5 ] Se expresa abundantemente en las células ciliadas externas y no se expresa en las células ciliadas internas, que no son móviles. La inmunolocalización muestra que la prestina se expresa en la membrana plasmática lateral de las células ciliadas externas, la región donde se produce la electromotilidad . El patrón de expresión se correlaciona con la aparición de la electromotilidad de las células ciliadas externas.

También está (al menos en humanos) bajo el control de la tiroides . [ 7 ] Se encuentra en el ovario de los mamíferos. [ 8 ]

Función

La prestina es esencial en el procesamiento auditivo. Se expresa específicamente en la membrana lateral de las células ciliadas externas (CCE) de la cóclea . No hay una diferencia significativa entre la densidad de prestina en las regiones de alta y baja frecuencia de la cóclea en mamíferos completamente desarrollados. [ 9 ] Hay buena evidencia de que la prestina ha experimentado una evolución adaptativa en mamíferos [ 10 ] asociada con la adquisición de la audición de alta frecuencia en mamíferos. [ 11 ] La proteína prestina muestra varias sustituciones paralelas de aminoácidos en murciélagos, ballenas y delfines que han desarrollado independientemente la audición ultrasónica y la ecolocalización , y estos representan casos raros de evolución convergente a nivel de secuencia. [ 12 ] [ 13 ]

La prestina (peso molecular 80 kDa ) pertenece a una familia distinta de transportadores de aniones , SLC26. Los miembros de esta familia están bien conservados estructuralmente y pueden mediar el intercambio electroneutral de cloruro y carbonato a través de la membrana plasmática de las células de mamíferos, dos aniones que se consideran esenciales para la motilidad de las células ciliadas externas. A diferencia de los motores clásicos, impulsados ​​enzimáticamente, este nuevo tipo de motor se basa en la conversión directa de voltaje a desplazamiento y actúa varios órdenes de magnitud más rápido que otras proteínas motoras celulares. Una estrategia de inactivación génica dirigida de la prestina mostró una pérdida de sensibilidad auditiva superior a 100 veces (o 40  dB). [ 14 ]

La prestina es una proteína transmembrana que se contrae y se alarga mecánicamente, lo que da lugar a la electromotilidad de las células ciliadas externas (CCE). La electromotilidad es la fuerza motriz del motor somático del amplificador coclear , una evolución de los mamíferos que aumenta la sensibilidad a las frecuencias de las ondas sonoras entrantes y, por lo tanto, amplifica la señal. Investigaciones previas han sugerido que esta modulación se produce a través de un sensor de voltaje extrínseco (modelo de transportador parcial de aniones), en el que el cloruro se une al lado intracelular de la prestina y entra en un transportador disfuncional, provocando su alargamiento. [ 15 ] Sin embargo, existe nueva evidencia de que la prestina actúa a través de un sensor de voltaje intrínseco (SVI) en el que el cloruro intracelular se une alostéricamente a la prestina para modificar su forma. [ 16 ] [ 17 ]

Detección de voltaje intrínseco

En este modelo de detección de voltaje intrínseco, el movimiento de iones genera una capacitancia no lineal (NLC). Según el voltaje generado y el estado despolarizado o hiperpolarizado de la célula, la prestina transitará a través de dos pasos distintos, que representan el modelo de tres estados de modulación de la prestina. [ 18 ] Los experimentos muestran que con estímulos despolarizantes crecientes, la prestina transita de un estado elongado a un estado intermedio y luego a un estado contraído, aumentando su NLC. En condiciones hiperpolarizantes, la NLC disminuye y la prestina transita de nuevo a su estado elongado. Es importante destacar que el aumento de la tensión de la membrana, caracterizado por la elongación de la prestina, disminuye la afinidad del sitio de unión alostérico del cloruro por este, lo que podría desempeñar un papel en la regulación de la modulación de la prestina. El desplazamiento total estimado de la prestina durante la modulación del estado elongado al contraído es de 3 a 4  nm 2 . [ 18 ] Un estudio reciente respalda el modelo IVS, mostrando que las mutaciones de 12 residuos que abarcan el lado intracelular de la membrana central de la prestina resultaron en una disminución significativa de NLC. Ocho de los 12 residuos estaban cargados positivamente y se hipotetiza que conforman el sitio de unión alostérico de cloruro de la prestina. [ 16 ]

Transporte de aniones

Aunque anteriormente se pensaba que estaba ausente, también se ha demostrado que el transporte de aniones es un aspecto importante de la capacidad de la prestina para impulsar la electromotilidad de las células ciliadas. [ 16 ] [ 17 ] Este mecanismo es independiente de las capacidades de detección de voltaje de la prestina según experimentos de mutagénesis que muestran que diferentes mutaciones conducen a efectos en la captación de aniones o en NLC, pero no en ambos. [ 16 ] Se sugiere que la prestina contiene un mecanismo intrínseco de captación de aniones basado en investigaciones que muestran una captación de [ 14 C]formato dependiente de la concentración en células de ovario de hámster chino (CHO). Estos resultados no pudieron reproducirse en ovocitos. Por lo tanto, la prestina puede requerir un cofactor asociado para la captación de aniones en ovocitos; sin embargo, esta hipótesis aún está en duda. Los experimentos han demostrado que varios aniones pueden competir por la captación de prestina, incluidos los aniones malato, cloruro y alquilsulfónicos. [ 16 ] [ 19 ]

Descubrimiento

La prestina fue descubierta por el grupo de Peter Dallos en 2000 y nombrada a partir de la notación musical presto debido a la velocidad de la proteína. [ 5 ]

La molécula de prestina fue patentada por sus descubridores en 2003. [ 20 ]

Importancia clínica

Las mutaciones en el gen SLC26A5 se han asociado con la pérdida auditiva no sindrómica . [ 6 ]

Bloqueadores

La función electromotora de la prestina de los mamíferos se bloquea mediante el anión anfifílico salicilato a concentraciones milimolares. La aplicación de salicilato bloquea la función de la prestina de forma dosis-dependiente y fácilmente reversible. [ 15 ]

Referencias

  1. 1 2 3 GRCh38: Versión 89 de Ensembl: ENSG00000170615 – Ensembl , mayo de 2017
  2. 1 2 3 GRCm38: Versión 89 de Ensembl: ENSMUSG00000029015 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ↑ "Referencia humana de PubMed:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ↑ "Referencia de PubMed sobre el ratón:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE . UU .
  5. 1 2 3 Zheng J, Shen W, He DZ, Long KB, Madison LD, Dallos P (junio de 2000). "La prestina es la proteína motora de las células ciliadas externas de la cóclea". Nature . 405 ( 6783): 149– 155. Bibcode : 2000Natur.405..149Z . doi : 10.1038/35012009 . PMID 10821263. S2CID 4409772 .  
  6. 1 2 "Entrez Gene: SLC26A5 familia de transportadores de solutos 26, miembro 5 (prestina)" .
  7. ↑ Weber T, Zimmermann U, Winter H, Mack A, Köpschall I, Rohbock K, et al. (marzo de 2002). "La hormona tiroidea es un determinante crítico para la regulación de la proteína motora coclear prestina" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 99 (5): 2901– 2906. doi : 10.1073/pnas.052609899 . PMC 122445. PMID 11867734 .   
  8. ↑ Iida K, Konno K, Oshima T, Tsumoto K, Ikeda K, Kumagai I, et al. (2003). "Expresión estable de la proteína motora prestina en células de ovario de hámster chino" . JSME International Journal . 46 (4): 1266– 1274. doi : 10.1299/jsmec.46.1266 . 
  9. ↑ Mahendrasingam S, Beurg M, Fettiplace R, Hackney CM (mayo de 2010). "La distribución ultraestructural de la prestina en las células ciliadas externas: una investigación inmunogold posterior a la inclusión de regiones de baja y alta frecuencia de la cóclea de la rata" . The European Journal of Neuroscience . 31 (9): 1595– 1605. doi : 10.1111/j.1460-9568.2010.07182.x . PMC 2925464. PMID 20525072 .  
  10. ↑ Franchini LF, Elgoyhen AB (dic. 2006). "Evolución adaptativa en proteínas de mamíferos involucradas en la electromotilidad de las células ciliadas externas de la cóclea". Molecular Phylogenetics and Evolution . 41 (3): 622– 635. Bibcode : 2006MolPE..41..622F . doi : 10.1016/j.ympev.2006.05.042 . hdl : 11336/79650 . PMID 16854604 . 
  11. ↑ Rossiter SJ, Zhang S, Liu Y (marzo de 2011). "Prestin y audición de alta frecuencia en mamíferos" . Biología comunicativa e integrativa . 4 (2): 236– 239. doi : 10.4161/cib.4.2.14647 . PMC 3104589. PMID 21655450 .  
  12. ↑ Liu Y, Rossiter SJ, Han X, Cotton JA, Zhang S (octubre de 2010). "Los cetáceos en una vía rápida molecular hacia la audición ultrasónica" . Current Biology . 20 (20): 1834– 1839. Bibcode : 2010CBio...20.1834L . doi : 10.1016/j.cub.2010.09.008 . PMID 20933423 . 
  13. ↑ Li Y, Liu Z, Shi P, Zhang P (enero de 2010). "El gen auditivo Prestin une a los murciélagos y ballenas que utilizan la ecolocalización" . Current Biology . 20 ( 2) R55–R56. Bibcode : 2010CBio...20..R55L . doi : 10.1016/j.cub.2009.11.042 . PMC 11646320. PMID 20129037. S2CID 7367035 .   
  14. ↑ Liberman MC, Gao J, He DZ, Wu X, Jia S, Zuo J (septiembre de 2002). "La prestina es necesaria para la electromotilidad de la célula ciliada externa y para el amplificador coclear". Nature . 419 ( 6904): 300– 304. Bibcode : 2002Natur.419..300L . doi : 10.1038/nature01059 . PMID 12239568. S2CID 4412381 .  
  15. 1 2 Oliver D, He DZ, Klöcker N, Ludwig J, Schulte U, Waldegger S, et al. (junio de 2001). "Aniones intracelulares como sensor de voltaje de la prestina, la proteína motora de las células ciliadas externas". Science . 292 ( 5525). Nueva York, NY: 2340–2343 . doi : 10.1126/science.1060939 . PMID 11423665. S2CID 23864514 .   
  16. ^ Bai JP, Surguchev A , Montoya S, Aronson PS, Santos- Sacchi J , Navaratnam D (abril de 2009) . "Las capacidades de detección de voltaje y transporte de aniones de Prestin son independientes" . Revista Biofísica . 96 (8): 3179– 3186. Código bibliográfico : 2009BpJ....96.3179B . doi : 10.1016/j.bpj.2008.12.3948 . PMC 2718310 . PMID 19383462 .  
  17. 1 2 Song L, Santos-Sacchi J (feb 2010). "Unión de aniones dependiente del estado conformacional en prestina: evidencia de modulación alostérica" . Biophysical Journal . 98 (3): 371– 376. Bibcode : 2010BpJ....98Q.371S . doi : 10.1016/j.bpj.2009.10.027 . PMC 2814207. PMID 20141749 .  
  18. 1 2 Homma K, Dallos P (enero de 2011). "Evidencia de que la prestina tiene al menos dos pasos dependientes del voltaje" . The Journal of Biological Chemistry . 286 (3): 2297– 2307. doi : 10.1074/jbc.M110.185694 . PMC 3023524. PMID 21071769 .  
  19. ↑ Rybalchenko V, Santos-Sacchi J (noviembre de 2008). "Control de la detección de voltaje por aniones mediante la proteína motora prestina en las células ciliadas externas" . Biophysical Journal . 95 (9): 4439– 4447. Bibcode : 2008BpJ....95.4439R . doi : 10.1529/biophysj.108.134197 . PMC 2567960. PMID 18658219 .  
  20. ↑ Patente estadounidense n.º 6602992 , Dallos P, Zheng J, Madison LD, «Polinucleótidos de prestina de mamíferos», publicada el 5 de agosto de 2003. 

Lecturas adicionales

  • Markovich D (octubre de 2001). "Funciones fisiológicas y regulación de los transportadores de sulfato en mamíferos". Physiological Reviews . 81 (4): 1499– 1533. doi : 10.1152/physrev.2001.81.4.1499 . PMID 11581495. S2CID 30942862 .  
  • Dallos P, Fakler B (febrero de 2002). "Prestin, un nuevo tipo de proteína motora". Nature Reviews. Biología Celular Molecular . 3 (2 ) : 104– 111. doi : 10.1038/nrm730 . PMID 11836512. S2CID 7333228 .  
  • Dallos P, Zheng J, Cheatham MA (octubre de 2006). "Prestin y el amplificador coclear" . The Journal of Physiology . 576 (Pt 1): 37–42 . doi : 10.1113 / jphysiol.2006.114652 . PMC 1995634. PMID 16873410 .  
  • El Centro Sanger, Centro de Secuenciación del Genoma de la Universidad de Washington (noviembre de 1998). "Hacia una secuencia completa del genoma humano" . Genome Research . 8 (11): 1097–1108 . doi : 10.1101/gr.8.11.1097 . PMID 9847074 . 
  • Lohi H, Kujala M, Kerkelä E, Saarialho-Kere U, Kestilä M, Kere J (noviembre de 2000). "Mapeo de cinco nuevos genes putativos transportadores de aniones en humanos y caracterización de SLC26A6, un gen candidato para el intercambiador de aniones pancreático". Genomics . 70 (1): 102– 112. doi : 10.1006/geno.2000.6355 . PMID 11087667 . 
  • Weber T, Zimmermann U, Winter H, Mack A, Köpschall I, Rohbock K, et  al. (marzo de 2002). "La hormona tiroidea es un determinante crítico para la regulación de la proteína motora coclear prestina" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 99 (5): 2901– 2906. Bibcode : 2002PNAS...99.2901W . doi : 10.1073/pnas.052609899 . PMC 122445. PMID 11867734 .  
  • Liberman MC, Gao J, He DZ, Wu X, Jia S, Zuo J (septiembre de 2002). "La prestina es necesaria para la electromotilidad de la célula ciliada externa y para el amplificador coclear". Nature . 419 ( 6904): 300–304 . Bibcode : 2002Natur.419..300L . doi : 10.1038/nature01059 . PMID 12239568. S2CID 4412381 .  
  • Liu XZ, Ouyang XM, Xia XJ, Zheng J, Pandya A, Li F, et  al. (mayo de 2003). "La prestina, una proteína motora coclear, es defectuosa en la pérdida auditiva no sindrómica" . Human Molecular Genetics . 12 (10): 1155– 1162. doi : 10.1093/hmg/ddg127 . PMID 12719379 . 
  • Dong XX, Iwasa KH (febrero de 2004). "Sensibilidad a la tensión de la prestina: comparación con el motor de membrana en las células ciliadas externas" . Biophysical Journal . 86 (2): 1201– 1208. Bibcode : 2004BpJ....86.1201D . doi : 10.1016/ S0006-3495 (04)74194-6 . PMC 1303912. PMID 14747354 .  
  • Matsuda K, Zheng J, Du GG, Klöcker N, Madison LD, Dallos P (mayo de 2004). "Sitios de glicosilación N-ligada de la proteína motora prestina: efectos sobre la localización en la membrana y la función electrofisiológica". Journal of Neurochemistry . 89 (4): 928– 938. doi : 10.1111/j.1471-4159.2004.02377.x . PMID 15140192. S2CID 24400032 .  
  • Chambard JM, Ashmore JF (abril de 2005). "Regulación del canal de potasio dependiente de voltaje KCNQ4 en la vía auditiva". Pflugers Archiv . 450 (1): 34– 44. doi : 10.1007/s00424-004-1366-2 . PMID 15660259. S2CID 21570482 .  
  • Rajagopalan L, Patel N, Madabushi S, Goddard JA, Anjan V, Lin F, et  al. (dic. 2006). "Interacciones esenciales de la hélice en el dominio transportador de aniones de la prestina reveladas por análisis de trazas evolutivas" . The Journal of Neuroscience . 26 (49): 12727– 12734. doi : 10.1523/JNEUROSCI.2734-06.2006 . PMC 2675645. PMID 17151276 .  
  • Toth T, Deak L, Fazakas F, Zheng J, Muszbek L, Sziklai I (octubre de 2007). "Una nueva mutación en el gen pres humano y su efecto en la función de la prestina" . International Journal of Molecular Medicine . 20 (4): 545– 550. doi : 10.3892/ijmm.20.4.545 . hdl : 2437/4636 . PMID 17786286 . 

Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que es de dominio público .