La subunidad 2 del receptor ionotrópico de glutamato tipo AMPA (Receptor de glutamato 2, o GluR-2) es una proteína que en humanos está codificada por el gen GRIA2 (o GLUR2 ) y es una subunidad que se encuentra en los receptores AMPA . [5] [6] [7]
Los receptores de glutamato son los receptores de neurotransmisores excitadores predominantes en el cerebro de los mamíferos y se activan en una variedad de procesos neurofisiológicos normales. Este producto genético pertenece a una familia de receptores de glutamato que son sensibles al propionato de alfa-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol (AMPA), llamados receptores AMPA , y funcionan como canales catiónicos activados por ligando . Estos canales se ensamblan a partir de una combinación de 4 subunidades, codificadas por 4 genes ( GRIA1-4 ). La subunidad codificada por este gen ( GRIA2 ) está sujeta a edición de ARN que hace que el receptor del que forma parte sea impermeable a los iones de calcio (Ca 2+ ). Los estudios en humanos y animales sugieren que la edición del ARN es esencial para la función cerebral normal, y la edición defectuosa del ARN de este gen puede ser relevante para la etiología de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Se ha observado para este gen un empalme alternativo , que da como resultado variantes de transcripción que codifican diferentes isoformas , que incluye la generación de isoformas flip y flop que varían en sus propiedades de transducción de señales . [8] [7]
Se ha demostrado que GRIA2 interactúa con SPTAN1 , [9] GRIP1 [10] y PICK1 . [10]
"Varios canales iónicos y receptores de neurotransmisores pre- ARNm como sustratos para ADAR" . Esto incluye 5 subunidades del receptor de glutamato ionotrópico AMPA, subunidades del receptor de glutamato ( Glur2 , Glur3 , Glur4 ) y subunidades del receptor de kainato ( Glur5 , Glur6 ). Los canales iónicos activados por glutamato están formados por cuatro subunidades por canal, y cada subunidad contribuye a la estructura del bucle de los poros. La estructura de bucle de poro está relacionada con la que se encuentra en los canales de K + (p. ej., canal K v 1.1 humano ). [11] El pre-ARNm del canal K v 1.1 humano también está sujeto a la edición del ARN de A a I. [12] La función de los receptores de glutamato es la mediación de la neurotransmisión rápida al cerebro. Mediante eventos de edición de ARN de las subunidades individuales se determina la diversidad de las subunidades, así como el empalme del ARN. Esto da lugar a la necesariamente alta diversidad de estos receptores. Glur2 es un producto genético del pre-ARNm del gen GRIA2 y está sujeto a edición de ARN.
El tipo de edición de ARN que se produce en el pre-ARNm de GluR-2 es la edición de adenosina a inosina (A a I). [11] La edición de ARN de A a I está catalizada por una familia de adenosina desaminasas que actúan sobre el ARN (ADAR) que reconocen específicamente las adenosinas dentro de las regiones bicatenarias de los pre-ARNm y las desaminan a inosina. Las inosinas son reconocidas como guanosina por la maquinaria de traducción de las células. Hay tres miembros de la familia ADAR: ADAR 1-3, siendo ADAR1 y ADAR2 los únicos miembros enzimáticamente activos. Se cree que ADAR3 tiene un papel regulador en el cerebro. ADAR1 y ADAR2 se expresan ampliamente en los tejidos, mientras que ADAR3 está restringido al cerebro. Las regiones bicatenarias del ARN se forman mediante emparejamiento de bases entre residuos en la región cercana al sitio de edición, con residuos generalmente en un intrón vecino, pero puede ser una secuencia exónica. La región cuya base se empareja con la región de edición se conoce como secuencia complementaria de edición (ECS). Los ADAR se unen e interactúan directamente con el sustrato de ARNbc a través de sus dominios de unión a ARN bicatenario. Si ocurre un sitio de edición dentro de una secuencia codificante, puede resultar en un cambio de codón. Esto puede conducir a la traducción de una isoforma proteica debido a un cambio en su estructura proteica primaria. Por tanto, la edición también puede alterar la función de las proteínas. La edición de A a I se produce en secuencias de ARN no codificantes, como intrones, regiones no traducidas (UTR), LINE, SINE (especialmente repeticiones Alu). Se cree que la función de edición de A a I en estas regiones implica la creación de sitios de empalme y la retención de ARN en el núcleo, entre otras.
En el pre-ARNm de GluR-2, el sitio de edición Q/R se encuentra en la posición del aminoácido 607. Esta ubicación se encuentra en la región del bucle de poro en lo profundo del canal iónico en el segmento 2 de la membrana de las proteínas. La edición da como resultado un cambio de un codón de glutamina (Q) a un codón de arginina (R). La edición en el sitio R/G, ubicado en la posición del aminoácido 764, da como resultado un cambio de codón de arginina a glicina. Toda la edición en los receptores de glutamato ocurre en ARN bicatenarios (ARNds), que se forman debido al emparejamiento de bases complementarias entre la región del sitio de edición dentro del exón y un ECS dentro de una secuencia de intrón. [13] Sitio R/G
La edición se produce en el sitio Q/R con una frecuencia del 100% de las transcripciones de GluR2 en el cerebro. Es el único sitio de edición conocido que se edita con una frecuencia del 100%. [11] Sin embargo, algunas neuronas estriatales y corticales se editan con menos frecuencia. Esto se ha sugerido como una razón para el mayor nivel de excitotoxicidad de estas neuronas en particular. [14] El sitio R/G está regulado por el desarrollo y en gran medida no se ha modificado en el cerebro embrionario y sus niveles aumentan después del nacimiento. (referencia 53)
La edición da como resultado un cambio de codón de un codón de glutamina (CAG) a un codón de arginina (CIG). [15] La edición en R/G da como resultado un cambio de codón. Se sabe que la región del sitio de edición es la región que controla la permeabilidad de los cationes divalentes. Los otros receptores ionotrópicos de glutamato AMPA tienen un residuo de glutamina codificado genómicamente, mientras que GluR2 tiene un residuo de arginina.
La edición de ARN del pre-ARNm de GluR-2 (GluR-B) es el ejemplo mejor caracterizado de edición de A a I. Activado por el L-glutamato, un neurotransmisor excitador importante en el sistema nervioso central de los vertebrados, actúa como agonista de los neurotransmisores NMDA, AMPA y kainato.(103) La activación da como resultado la entrada de cationes neuronales (CA2+), lo que provoca la despolarización de la membrana necesaria para el proceso. de la neurotransmisión excitatoria. La permeabilidad al calcio de estos canales receptores es necesaria para muchos eventos importantes en el SNC, incluida la potenciación a largo plazo.(104) Dado que la edición ocurre en casi el 100% de las transcripciones y es necesaria para la vida, a menudo se pregunta por qué se editó GluR-B. no está codificado genómicamente en lugar de derivarse mediante edición de ARN. La respuesta es desconocida.
Se cree que la edición de ARN en el sitio Q/R altera la permeabilidad del canal, haciéndolo impermeable al Ca 2+ . El sitio Q/R también ocurre en los receptores de Kainato GluR5 y GluR6. La edición en el sitio Q/R determina la permeabilidad al calcio del canal, [11] y los canales que contienen la forma editada son menos permeables al calcio. Esto difiere de GluR6 donde la edición del sitio Q/R puede aumentar la permeabilidad al calcio del canal, especialmente si también se editan los sitios I/V e Y/C. Por tanto, la función principal de la edición es la regulación de la electrofisiología del canal. [16]
Es más probable que la edición en algunas neuronas estriatales y corticales esté sujeta a excitotoxicidad, que se cree que se debe a menos del 100% de edición de estas neuronas en particular. [14] La edición también tiene otros efectos funcionales. La edición altera la maduración y el ensamblaje del canal, y la forma no editada tiende a tetramerizarse y luego se transporta a la sinapsis. Sin embargo, la versión editada se ensambla como un monómero y reside principalmente en el retículo endoplásmico . Se cree que el residuo de arginina en el bucle de poros del receptor GluR-2 pertenece a una señal de retención para el retículo endoplásmico. Por lo tanto, la edición, dado que ocurre al 100% de la frecuencia, inhibe la disponibilidad del canal en la sinapsis. Este proceso ocurre antes del ensamblaje de los canales, evitando así que se formen canales homéricos con glur-2, que podrían interferir con la señalización sináptica.
La edición también se produce en el sitio de R/G. La edición en los sitios R/G da como resultado una variación en la velocidad a la que el receptor se recupera de la desensibilización. La edición en estos sitios da como resultado un tiempo de recuperación más rápido de la desensibilización [17]
Esclerosis lateral amiotrófica
Muchos estudios en humanos y animales han determinado que la edición de ARN del sitio Q/R en el pre-ARNm de GluR2 es necesaria para el funcionamiento normal del cerebro. La edición defectuosa se ha relacionado con varias afecciones, como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). La ELA afecta a 1 de cada 2000 personas, generalmente es mortal en 1 a 5 años, y en la mayoría de los casos el inicio es esporádico y una minoría es familiar. [18] En estas condiciones, las neuronas motoras se degeneran y provocan eventualmente parálisis e insuficiencia respiratoria. Se sabe que la excitotoxicidad del glutamato contribuye a la propagación de esta afección esporádica. Los niveles de glutamato aumentan hasta un 40%, lo que sugiere que la activación de los receptores de glutamato podría ser la razón por la que esto provoca un aumento en la entrada de Ca y luego la muerte neuronal. [19] Dado que la disminución o pérdida de edición en el sitio Q/R conduciría a un aumento de la permeabilidad al calcio. En las neuronas motoras enfermas, se descubrió que los niveles de edición de Glur 2 (62-100%) en este sitio estaban reducidos. [20] [21] [22] [23] Se cree que la edición anormal es específica de esta afección, ya que no se ha encontrado que los niveles de edición disminuyan en la atrofia muscular espinal y bulbar. [23] La edición Q/R no es el único mecanismo involucrado, ya que la edición ocurre solo en las neuronas motoras espinales, no en las neuronas espinales superiores. Además, se desconoce si la desregulación de la edición está involucrada en el inicio de la afección o si ocurre durante la patogénesis.
Epilepsia
En modelos de ratón, la falla en la edición provoca ataques epilépticos y la muerte dentro de las 3 semanas posteriores al nacimiento. [11] Se desconoce por qué existe la edición en este sitio en lugar de una arginina codificada genómicamente, ya que casi el 100% de las transcripciones están editadas.
Cáncer
También se encuentra una edición reducida en el sitio Q/R en algunos tumores cerebrales humanos. Se cree que la reducción de la expresión de ADAR2 está asociada con ataques epilépticos en el glioma maligno. [24]
GRIA2 es un marcador inmunoquímico de diagnóstico para el tumor fibroso solitario (TFS), que lo distingue de la mayoría de los imitadores. Entre otros tumores CD34 positivos, GRIA2 también se expresa en el dermatofibrosarcoma protuberans ( DFSP ); sin embargo, las características clínicas e histológicas ayudan a distinguirlos. GRIA2 muestra una distribución limitada en otros tumores de tejidos blandos. [25]
Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos , que se encuentra en el dominio público .