El receptor ionotrópico de glutamato tipo subunidad 2 AMPA (receptor de glutamato 2, o GluR-2) es una proteína que en los 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 excitatorios predominantes en el cerebro de los mamíferos y se activan en una variedad de procesos neurofisiológicos normales. Este producto génico pertenece a una familia de receptores de glutamato que son sensibles al alfa-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol propionato (AMPA), llamados receptores AMPA , y funcionan como canales de cationes 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 se convierte en parte sea impermeable a los iones de calcio (Ca 2+ ). Los estudios humanos y animales sugieren que la edición de ARN es esencial para la función cerebral normal, y la edición de ARN defectuosa de este gen puede ser relevante para la etiología de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Se ha observado un empalme alternativo para este gen, que da como resultado variantes de transcripción que codifican diferentes isoformas , lo 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 ADARs . 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 regulados por glutamato se componen de cuatro subunidades por canal, y cada subunidad contribuye a la estructura del bucle de poro. La estructura del bucle de poro está relacionada con la que se encuentra en los canales de K + (p. ej., el canal K v 1.1 humano ). [11] El pre ARNm del canal K v 1.1 humano también está sujeto a la edición de ARN de A a I. [12] La función de los receptores de glutamato está en la mediación de la neurotransmisión rápida al cerebro. La diversidad de las subunidades está determinada, así como el empalme de ARN por eventos de edición de ARN de las subunidades individuales. Esto da lugar a la diversidad necesariamente alta 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 ocurre en el pre-ARNm de GluR-2 es la edición de adenosina a inosina (A-a-I). [11] La edición de ARN A-a-I es 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 ADARs 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 por apareamiento 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 que se empareja con la región de edición se conoce como secuencia complementaria de edición (ECS). Los ADAR interactúan directamente con el sustrato de ARN de doble cadena a través de sus dominios de unión al ARN bicatenario. Si se produce un sitio de edición dentro de una secuencia codificante, puede producirse un cambio de codón. Esto puede conducir a la traducción de una isoforma de proteína debido a un cambio en su estructura proteica primaria. Por lo tanto, la edición también puede alterar la función de la proteína. 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 la edición de A a I en estas regiones implica la creación de sitios de empalme y la retención de ARN en el núcleo, entre otros.
En el pre-ARNm de GluR-2, el sitio de edición Q/R se encuentra en la posición de aminoácido 607. Esta ubicación está en la región del bucle de poro en lo profundo del canal iónico en el segmento de membrana 2 de la proteína. 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 de 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 (dsRNA), que se forman debido al apareamiento de bases complementarias entre la región del sitio de edición dentro del exón y un ECS dentro de una secuencia de intrones. [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 corticales y estriatales se editan con menos frecuencia. Se ha sugerido que esta es una razón para el mayor nivel de excitotoxicidad de estas neuronas en particular. [14] El sitio R/G está regulado por el desarrollo, ya que en el cerebro embrionario no se edita en gran medida y los niveles aumentan después del nacimiento. (ref 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 del catión divalente. Los otros receptores de glutamato AMPA ionotrópicos tienen un residuo de glutamina codificado genómicamente, mientras que GluR2 tiene una arginina.
La edición de ARN del pre-ARNm GluR-2 (GluR-B) es el ejemplo mejor caracterizado de edición A-a-I. Activado por L-glutamato, un importante neurotransmisor excitatorio en los sistemas nerviosos centrales de los vertebrados, actúa como un agonista en 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 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 el GluR-B editado no está codificado genómicamente en lugar de derivarse de la edición de ARN. La respuesta es desconocida.
Se cree que la edición de ARN en el sitio Q/R altera la permeabilidad del canal, volviéndolo impermeable al Ca 2+ . El sitio Q/R también se encuentra en los receptores de kainato GluR5 y GluR6. La edición en el sitio Q/R determina la permeabilidad al calcio del canal, [11] siendo los canales que contienen la forma editada 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 lo tanto, la función principal de la edición es la regulación de la electrofisiología del canal. [16]
La edición en algunas neuronas corticales y estriatales tiene más probabilidades de estar sujeta a excitotoxicidad, lo que se cree que se debe a una edición inferior al 100% de estas neuronas en particular. [14] La edición también tiene varios otros efectos funcionales. La edición altera la maduración y el ensamblaje del canal, y la forma no editada tiene una tendencia 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 poro del receptor GluR-2 pertenece a una señal de retención para el retículo endoplásmico. Por lo tanto, la edición, ya que ocurre con una frecuencia del 100%, inhibe la disponibilidad del canal en la sinapsis. Este proceso ocurre antes del ensamblaje de los canales, lo que evita los canales homéricos formadores de glur-2, que podrían interferir con la señalización sináptica.
La edición también se produce en el sitio R/G. La edición en los sitios R/G da como resultado una variación en la velocidad con 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 animales y humanos 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 enfermedades como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). La ELA afecta a 1 de cada 2000 personas, generalmente fatal en 1-5 años, con un inicio en la mayoría de los casos esporádico y la minoría es familiar. [18] Con estas enfermedades, las neuronas motoras se degeneran y conducen a una parálisis final e insuficiencia respiratoria. Se sabe que la excitotoxicidad del glutamato contribuye a la propagación de la enfermedad esporádica. Los niveles de glutamato aumentan hasta un 40%, lo que sugiere que la activación de los receptores de glutamato podría ser la razón de esto, causando un aumento de la afluencia de Ca y luego la muerte neuronal. [19] Dado que la disminución o pérdida de la 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 de la edición conduce a convulsiones epilépticas y muerte dentro de las 3 semanas posteriores al nacimiento. [11] Se desconoce por qué la edición existe en este sitio en lugar de en una arginina codificada genómicamente, ya que casi el 100% de las transcripciones están editadas.
Cáncer
En algunos tumores cerebrales humanos también se ha observado una disminución de la capacidad de edición en el sitio Q/R. Se cree que la reducción de la expresión de ADAR2 está asociada con las convulsiones epilépticas en los gliomas malignos. [24]
GRIA2 es un marcador inmunoquímico de diagnóstico para el tumor fibroso solitario (TFS), que lo distingue de la mayoría de los tumores 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 los Estados Unidos , que se encuentra en el dominio público .