La proteína que interactúa con el receptor de glutamato (GRIP) se refiere a una familia de proteínas que se unen al receptor de glutamato o específicamente a la proteína GRIP1 dentro de esta familia. Se ha demostrado que las proteínas de la familia de proteínas que interactúan con el receptor de glutamato (GRIP) interactúan con GluR2 , una subunidad común en el receptor AMPA . [1] Esta subunidad también interactúa con otras proteínas como la proteína que interactúa con C-quinasa 1 ( PICK1 ) y la proteína de fusión sensible a N-etilmaleimida ( NSF ). Los estudios han comenzado a dilucidar su función; sin embargo, todavía queda mucho por aprender sobre estas proteínas.
El descubrimiento de la proteína interactuante con el receptor de glutamato (GRIP-1) se produjo como resultado de la observación de que los receptores de glutamato, como el receptor NMDA , se agrupan en las sinapsis. [2] Poco después de esta observación, los investigadores identificaron una región en la región C-terminal de los receptores NMDA llamada motivo tSXV que tiene la capacidad de unirse al dominio PDZ de la proteína PSD-95 . [3]
La investigación sobre la localización del receptor NMDA allanó el camino para la investigación sobre receptores no NMDA como los receptores AMPA. De manera similar a los receptores NMDA, se descubrió que los receptores AMPA se localizan en la terminal sináptica de las neuronas en el sistema nervioso central . [4] Al utilizar anticuerpos GFP ( proteína fluorescente verde ) que corresponden a la proteína GRIP, los investigadores pudieron usar la fluorescencia para determinar la ubicación de GRIP en las neuronas del hipocampo. Luego se utilizó otro anticuerpo GFP para marcar la subunidad GluR2 de los receptores AMPA. [4] Al utilizar inmunocitoquímica y comparar la ubicación de los receptores GRIP y AMPA, se determinó que los receptores GRIP y AMPA experimentan colocalización en las neuronas del hipocampo. [4] Estos hallazgos confirmaron la hipótesis inicial de que la proteína GRIP juega un papel importante en la unión de los receptores AMPA a las sinapsis excitatorias.
La estructura de GRIP contiene siete dominios PDZ y se une al extremo C de la subunidad GluR2 de los receptores AMPA. [4] Aunque el número de dominios PDZ es diferente para las proteínas PSD-95 y GRIP, el dominio PDZ es un motivo estructural común en las proteínas que ayudan a mediar las interacciones proteína-proteína. [5] La secuencia de aminoácidos del receptor AMPA a la que se une la proteína GRIP es ESVKI. El aminoácido serina conservado en el extremo C de los receptores AMPA y NMDA sugiere que desempeña un papel importante en la facilitación de la interacción de GRIP y PSD-95. [6]
Los receptores AMPA se transportan constantemente entre la membrana celular y el espacio intracelular y originalmente se pensó que GRIP podría ser responsable de la agrupación de receptores AMPA en la sinapsis excitatoria. [1] Aunque todavía no está claro el papel exacto de GRIP en este tráfico, parece que PICK1 es más directamente responsable de la agrupación de receptores AMPA en la superficie y que GRIP está involucrado en la estabilización de los receptores AMPA intracelularmente. [7] Un estudio mostró que cuando se interrumpe la interacción entre GluR2 y GRIP, no hay cambios en la expresión superficial de los receptores AMPA o la internalización constitutiva de los receptores AMPA. [8] Sin embargo, hay una cantidad reducida de receptores que permanecen internalizados cuando el ciclo del receptor se modifica mediante la aplicación de AMPA-1. La proporción vuelve a la normalidad cuando se permite que ocurra el reciclaje constitutivo, lo que sugiere que la estabilización de los receptores intracelulares es crítica solo bajo la internalización inducida por AMPA. [8]
En estudios posteriores, se descubrió que dos proteínas, GRIP-1 (a menudo reducida a GRIP) y ABP-L (también llamada GRIP-2 ), se expresaban en dos genes separados y desde entonces se han estudiado en profundidad sus respectivas contribuciones al ciclo del receptor AMPA. Cada una de estas proteínas tiene diferentes isoformas debido al empalme diferencial del ARN . [9] [10] Las isoformas de GRIP-1 se denominan GRIP-1a y GRIP-1b, mientras que las de ABP-L se distinguen como ABP-L y pABP-L. La diferencia aparente en ambos casos es que una isoforma (GRIP1b y pABP-L respectivamente) es capaz de conjugarse con ácido palmítico , una acción llamada palmitoilación .
Si bien inicialmente se pensó que GRIP estaba involucrado en la estabilización de los receptores AMPA, ya sea en la superficie celular o intracelularmente cuando la internalización se desencadenaba por la estimulación con AMPA, ahora parece que las isoformas de GRIP-1 están involucradas de manera diferencial con la estabilización de los receptores AMPA después de ser internalizados debido a la estimulación con NMDA . [11] Se ha demostrado que GRIP-1a reduce los niveles intracelulares esperados de receptores AMPA después de la estimulación con NMDA. Por el contrario, GRIP-1b aumenta los niveles intracelulares de receptores AMPA en las mismas condiciones.
ABP-L, al igual que GRIP-1b, se asocia con depósitos intracelulares de receptores AMPA. pABP-L, sin embargo, se asocia con receptores AMPA como membrana de superficie. [12] Aún no se ha demostrado en qué condiciones estas interacciones son significativas en el ciclo de AMPAR.
Las mutaciones de GRIP1 desempeñan un papel en menos del 10% de los casos confirmados del grupo de defectos congénitos conocido como síndrome de Fraser . [13] Utilizando inmunofluorescencia , se ha demostrado que GRIP1 se encuentra en varios tipos de tejidos embrionarios, incluyendo el tracto gastrointestinal, los brotes ureterales, la piel y las cavidades oral y nasal. [14] GRIP1 también es esencial para el funcionamiento y la estructura adecuados de la unión dermoepidérmica. [15] En modelos de ratón, la eliminación de la proteína GRIP1 conduce a varias deformidades que comienzan en el embrión. Estas deformidades incluyen ampollas hemorrágicas subepidérmicas, agenesia renal , sindactilismo , polidactilismo y criptoftalmos. [14] Un estudio ha demostrado que la eliminación completa de GRIP1 conduce a la ausencia de riñones. [14] Otro estudio muestra ampollas en el tejido embrionario en el que se expresa GRIP1 en el día 12 de vida embrionaria en ratones. [15]
El mecanismo de GRIP1 en el síndrome de Fraser se encuentra en la interacción que GRIP1 tiene con las proteínas Fras1 y Frem2. [16] Fras1 y Frem2 son proteínas de membrana extracelular necesarias para el funcionamiento adecuado de la membrana basal, así como para la morfogénesis . [16] GRIP1 desempeña un papel vital en la localización de Fras1 en la superficie basal de las células epidérmicas, así como en la localización de Frem2. [16] La eliminación de la proteína GRIP1 o su mutación conduce a una expresión deficiente de Fras1 y Frem2. [16] GRIP1 se une específicamente a Fras1 a través de un motivo PDZ ubicado en Fras1. [16] Frem2 también tiene un dominio PDZ , aunque la interacción entre GRIP1 y Frem2 no está clara. [16] En un caso de síndrome de Fraser, GRIP1 carecía de los dominios PDZ 6 y 7. Solo los primeros cuatro dominios PDZ de los siete dominios PDZ que tiene GRIP1 son necesarios para la unión con Fras1, lo que indica mecanismos y proteínas adicionales con las que GRIP1 interactúa que podrían conducir al síndrome de Fraser cuando muta. [17] Otras mutaciones en GRIP1 que conducen al síndrome de Fraser incluyen mutaciones sin sentido, mutaciones de cambio de marco, mutaciones del sitio de empalme, una deleción del genoma y una deleción del exón 18 del gen GRIP1. [13]
La morfología , el desarrollo y el mantenimiento de las neuronas dependen de la expresión de GRIP1 en la célula. [18] Es de vital importancia en el desarrollo inicial, ya que los experimentos de eliminación en modelos murinos dan como resultado ampollas en la piel y letalidad embrionaria. [15] En modelos murinos desarrollados, las mutaciones deshabilitantes como la transfectona o los negativos dominantes en GRIP1 pueden causar hasta un 75% de pérdida en dendritas "primarias, secundarias y de orden superior" en neuronas en desarrollo. [19] La desactivación de GRIP1 en neuronas sanas vivas en un plato causará una reducción del 20% en la parte más gruesa de la neurona y hasta un 70% de reducción en las ramas. [18]
Los defectos en la morfología neuronal debidos al mal funcionamiento de GRIP1 pueden ser reservados. Una forma de hacerlo es sobreexpresar GRIP1. Esto conduce a una recuperación mayor, pero no completa, de la ramificación. [18] Otra proteína, EphB2 , que interactúa con GRIP1, puede ser mutada de manera que sea posible una recuperación del 70-90% de la ramificación. Sin embargo, la sobreexpresión del tipo salvaje conduce a una disminución en el recuento de neuronas. [18]
Las proteínas motoras como la kinesina (KIF5) se unen a moléculas adaptadoras como GRIP1 para mover la carga desde el Golgi hasta las extremidades de una neurona. GRIP1 y KIF5 se encuentran muy comúnmente juntos debido a una buena afinidad de unión (rango de Kd de 10-20 nM [20] ). En cuanto a cómo llega la carga al lugar correcto, ha habido una hipótesis llamada el "motor inteligente". [21] Actualmente se cree que el "motor inteligente" reconoce la diferencia entre las proteínas axónicas (recubiertas con proteína KLC) y dendríticas (recubiertas con KHC). [21] El destino se elige en consecuencia. Desafortunadamente, se desconocen los detalles sobre los pasos de transporte intermedios. Sin embargo, en el destino, la unión de la proteína 14-3-3 interrumpe la interacción entre KIF5 y GRIP1. [19] Esto libera la carga.