La proteína accesoria del receptor de melanocortina 2 es una proteína accesoria transmembrana que en los humanos está codificada por el gen MRAP [4] ubicado en el cromosoma 21q22.11. [5] El empalme alternativo del ARNm de MRAP genera dos isoformas funcionales MRAP-α y MRAP-β. [6]
MRAP es una proteína accesoria a una familia de cinco receptores llamados receptores de melanocortina (MC 1-5 ). Anteriormente se conocía como proteína de bajo peso molecular específica del tejido graso (Falp). Se pensaba que MRAP estaba involucrado en la diferenciación de adipocitos . [6] MRAP ayuda en el transporte del receptor de melanocortina 2 a la membrana celular desde el retículo endoplasmático y ayuda en la generación de AMPc por el receptor activado. MRAP también se considera esencial para el transporte de MC 2 a la superficie celular y facilita la respuesta de MC 2 a la hormona adrenocorticotrópica (ACTH) en la glándula suprarrenal, lo que conduce a la estimulación de la síntesis de glucocorticoides .
La MRAP humana se encuentra principalmente en la glándula suprarrenal y el tejido adiposo . También se localizó en el cerebro, el corazón, los ovarios, los testículos y la mama. [5] Las variantes genéticas de MRAP están relacionadas con una afección autosómica recesiva llamada deficiencia familiar de glucocorticoides tipo 2 (FGD-2). [5]
La ubicación citogenética del gen MRAP es 21q22.11 y está compuesto por 6 exones que codifica una proteína transmembrana de paso único . La proteína está formada por tres dominios: un dominio transmembrana que es responsable de la unión de la molécula MRAP en la membrana celular y facilita la interacción con el receptor. El segundo dominio ayuda a la expresión de MRAP en la membrana celular, así como a la expresión de MC2 . El tercer y último dominio que está cerca del terminal amino (N-) permite la homodimerización de las moléculas MRAP. [7] Los dominios N-terminal y transmembrana están altamente conservados entre especies. Por el contrario, se encuentra que el terminal carboxilo-(C-) diverge entre las isoformas de MRAP y también entre diferentes especies. Dicho esto, todo el genoma del MRAP humano comparte una menor similitud con el Mrap de ratón, y eso se encuentra principalmente en el dominio N-terminal y transmembrana.
El corte y empalme alternativo del ARNm de MRAP genera 4 isoformas: dos isoformas funcionales que son MRAP-α (173 aminoácidos); MRAP-β (102 aminoácidos); isoformas no funcionales, isoforma 3 (113 aminoácidos); e isoforma 4 (172 aminoácidos). [6] [5] MRAP, y su ortólogo MRAP2 , es la topología dual donde el terminal C o el N está orientado extracelularmente. Esta característica de topología dual se reveló mediante inmunoprecipitación de epítopos y estudios de imágenes de células vivas. [8] MRAP está parcialmente glicosilado y esto depende de que el N-terminal esté orientado hacia la superficie luminal del retículo endoplásmico. [9] Esta característica única permite que MRAP forme un homodímero antiparalelo que es esencial para la interacción de MRAP con los receptores de melanocortina. [8]
Se descubrió que la expresión de MRAP está regulada por ACTH y lipopolisacáridos [10] [11] [12] y, en ratas, se ve afectada por la variación diurna. [13] Los estudios filogenéticos revelaron la existencia de ortólogos de MRAP en diferentes especies de peces, como el pez cebra y los tetrápodos , y también se han detectado en mamíferos y pollos. [14] Se cree que MRAP se originó como resultado del evento de duplicación del genoma R2 . [15]
Se descubrió que MRAP regula principalmente la expresión superficial y la señalización de MC 2 . Los estudios de ELISA de superficie celular e inmunofluorescencia mostraron la coexpresión de MC 2 /MRAP en el retículo endoplásmico (RE) y también en la membrana celular, lo que indica que MC 2 necesita MRAP para alcanzar la membrana celular. [5] Además del tráfico de células, los estudios in vitro realizados en células HEK293 [16] revelaron que MRAP mejora la respuesta de MC 2 a la estimulación con ACTH y el efecto de MRAP-β fue más pronunciado que el de MRAP-α. [10] El MC 2 activado activa la producción de AMPc que, a su vez, estimula la vía de la proteína quinasa A (PKA) que conduce a la síntesis de glucocorticoides en la glándula suprarrenal. [5] En las células grasas, donde se expresa MC 2 , se descubrió que MRAP facilita la lipólisis activada por MC 2 y, por lo tanto, regula el gasto de energía. [17] El dominio transmembrana de MRAP media la interacción MRAP/MC 2 , y eso sugiere una interacción con el dominio transmembrana de uno de los siete dominios de MC 2 . [7] Una vez que se establece la interacción, MRAP utiliza su región rica en tirosina para acompañar a MC 2 a la membrana celular. Sin embargo, MRAP debe estar en estado de homodímero antiparalelo. [7] [12] La expresión del complejo MC 2 /MRAP en la membrana celular culmina en que MRAP ayuda a MC 2 a responder a la estimulación de ACTH, y eso es a través de la misma área rica en tirosina de MRAP mencionada anteriormente. [7]
Además de regular la expresión y señalización de la superficie de MC 2 , se descubrió que MRAP modula la función de los otros receptores de melanocortina. Los ensayos de inmunoprecipitación informaron la interacción de MRAP con MC 4 y MC 5 y no tuvieron ningún efecto sobre la expresión superficial de MC 1 y MC 3 . A diferencia de MC 2 , MRAP no es esencial para estos receptores ya que estaban ubicados en la superficie celular en ausencia de MRAP1. [18] Se descubrió que la interacción entre MC y MRAP reduce la primera respuesta al ligando sintético de melanocortina NDP-MSH [13]
La deficiencia familiar de glucocorticoides se produce como resultado de una mala respuesta suprarrenal a la estimulación de ACTH, lo que conduce a una deficiencia de glucocorticoides. Las mutaciones en el gen MRAP causaron el trastorno congénito de deficiencia familiar de glucocorticoides tipo 2 (FGD-2). FGD-2 es una enfermedad autosómica recesiva con aparición temprana de infecciones recurrentes, hipoglucemia , hiperpigmentación de la piel y retraso del crecimiento debido a niveles bajos de glucocorticoides. Si no se trata, podría ser fatal. Se descubrió que las mutaciones de MRAP desactivan el movimiento de MC 2 hacia la superficie celular de las células de la glándula suprarrenal; esto haría que MC 2 no respondiera a la estimulación de ACTH provocando una deficiencia en la producción de glucocorticoides. [5] Se descubrió que las mutaciones en el gen MRAP eran en su mayoría homocigotas sin sentido o mutaciones en el sitio de empalme que causaban el truncamiento de la proteína MRAP. [12] [19] Se informaron pocos casos de DGF-2 con mutaciones homocigotas del gen MRAP sin sentido que condujeron a la sustitución de tirosina por asparagina en la posición 59 o a la sustitución de valina por alanina en la posición 26. Estas mutaciones sin sentido causan una forma más leve de la enfermedad y un inicio más tardío. [12] [20] Las mutaciones en la secuencia del gen MRAP que causan FGD-2 se consideran raras en comparación con el efecto del tratamiento crónico con corticosteroides que conduce a insuficiencia suprarrenal que interrumpe la estimulación de MC 2 /MRAP por parte de ACTH.
La corteza suprarrenal está formada por tres zonas: zona glomerulosa , zona fasciculada y zona reticular . La zona principal que expresa MC 2 y MRAP es la zona fasciculata. [21] Ambas proteínas también se encuentran en la región indiferenciada de la glándula suprarrenal, donde hay una pequeña población de células madre suprarrenal. [22] El uso de ratones transgénicos knockout para MRAP reveló una glándula suprarrenal subdesarrollada con pérdida de la zonación suprarrenal. [23] que indica otro mecanismo para FGD-2.
Todavía no existe evidencia profunda de la participación de MRAP en trastornos más allá de la glándula suprarrenal. Sin embargo, la actividad lipolítica del MC 2 se vio alterada en el tejido adiposo en presencia de MRAP mutado. [17] Sin embargo, las mutaciones MRAP que causaron FGD-2 no parecieron afectar el metabolismo de las grasas en los pacientes afectados. Esto podría indicar un mecanismo compensatorio de la pérdida de la función MRAP en los adipocitos.
La presencia de MRAP en regiones con niveles bajos o nulos de MC 2 podría indicar un papel de MRAP más allá de MC 2 y otros receptores de melanocortina. Los estudios en curso que utilizan ratones transgénicos y genotipado en serie podrían arrojar luz sobre los procesos fisiológicos relacionados con MRAP.