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Proteína fijadora de olores

Las proteínas transportadoras de olores (OBP) son proteínas solubles pequeñas (de 10 a 30 kDa) secretadas por células auxiliares que rodean las neuronas receptoras olfativas , incluidas las mucosidades nasales de muchas especies de vertebrados y la linfa sensilar de las sensilas quimiosensoriales de los insectos . Las OBP se caracterizan por un dominio proteico específico que comprende seis hélices α unidas por tres enlaces disulfuro . Aunque la función de las OBP en su conjunto no está bien establecida, se cree que actúan como transportadores de olores, entregando las moléculas odoríferas a los receptores olfativos en la membrana celular de las neuronas sensoriales.

Los receptores olfativos de los animales terrestres existen en un entorno acuoso , pero detectan olores que son principalmente hidrófobos . [1] La solubilidad acuosa de los olores hidrófobos se mejora en gran medida a través de las proteínas de unión a olores, que existen en el líquido extracelular que rodea a los receptores de olores. [1] Esta familia está compuesta por proteínas de unión a feromonas (PBP), que son específicas de los machos y se asocian con neuronas sensibles a las feromonas y proteínas de unión a olores generales (GOBP).

Estas proteínas se identificaron inicialmente sobre la base de su capacidad para unirse a odorantes marcados radiactivamente de afinidad moderada. [2] [3]

Estructura

Las OBP son proteínas pequeñas del orden de 14 kDa de tamaño. Se cree que todas las proteínas de unión a odorantes tienen una estructura común a pesar de su diversidad genética y estructuras primarias altamente variables . [4] En los vertebrados, las OBP son parte de la familia de las lipocalinas . Se caracterizan estructuralmente por un motivo de barril β compuesto de láminas β antiparalelas . Las OBP de insectos comparten muy poca similitud de secuencia de aminoácidos con las OBP de vertebrados, ya que contienen principalmente dominios α-helicoidales . [5] [6] [7] Las OBP son divergentes entre especies y dentro de ellas. Se ha demostrado que el porcentaje de residuos conservados entre especies es tan bajo como el 8%. [7] Las OBP tienen una firma característica que se reconoce por un patrón conservado de seis cisteínas que están conectadas en la proteína por tres puentes disulfuro. [8] Se han investigado sus estructuras para explorar nuevos repelentes de inspiración biológica contra los mosquitos, con una afinidad de unión de OBP potencialmente mejorada, selectividad y volatilidad reducida. [9] [10]

Función

Las funciones de las proteínas de unión a odorantes en su conjunto no se entienden bien. En general, se cree que aumentan la solubilidad de los odorantes hidrófobos al unirse a ellos y transportarlos a través de la linfa sensillum acuosa a los receptores en las dendritas, [11] [5] [12] [13] [14] [15] y varios estudios respaldan un papel para las OBP en la percepción olfativa in vivo . [16] [17] [18] Se plantea la hipótesis de que algunas proteínas de unión a odorantes aceleran la terminación de la respuesta al olor al extraer moléculas odorantes de la linfa sensilar o de los propios receptores. [19] [20] En la actualidad, solo una OBP, Obp76a, se ha investigado a fondo en el sistema olfativo de Drosophila y tiene un papel fisiológico conocido. [11] [14] [21] Obp76a, mejor conocido como LUSH, se encuentra en las sensilas tricoides y es necesario para la respuesta normal del receptor de olores Or67d a su ligando de feromonas acetato de cis-vaccenilo (cVA), aunque se han detectado respuestas de Or67d a cVA en ausencia de Obp76a [11] [22] [23] [24] También se ha descubierto que LUSH se une a cVA in vitro [21] [25] y se sabe que se une a otras feromonas de insectos, [26] alcoholes de cadena corta, [27] [28] y ftalatos. [29]

En 2016, Larter et al. descubrieron que la eliminación del único OBP abundante, Obp28a, en las sensilas ab8 de Drosophila no reduce la magnitud de sus respuestas olfativas, lo que sugiere que Obp28a no es necesaria para el transporte de olores y que las sensilas ab8 no requieren un OBP abundante. Sus resultados sugieren además que Obp28a puede estar amortiguando los cambios en el entorno del olor, posiblemente como control de ganancia molecular, lo que no se ha informado previamente para las OBP. [30]

Se cree que las OBP tienen múltiples funciones además del olfato, incluidas la reproducción, la puesta de huevos y las respuestas antiinflamatorias. [31]

Expresión

Las OBP son numerosas y diversas. En Drosophila , están codificadas por 52 genes de la misma familia, pero solo comparten un 20% de similitud de aminoácidos entre sí. Algunas están codificadas por los ARNm más abundantes de las antenas. [32] [33] Dentro y entre especies, las OBP se expresan en varios tejidos diferentes, incluidos los sensilos antenales, [34] [35] [36] el sistema del gusto y los órganos quimiosensoriales. [37] [38] [35] [39] [40] También se sabe que se expresan ectópicamente en tejidos como el intestino. [15]

El análisis genómico de Drosophila y otras especies de insectos ( Anopheles gambiae , Apis mellifera , Bombyx mori y Triboliumcastaneum ) ha revelado que los genes OBP difieren significativamente entre especies. La familia OBP contiene de 21 (en A. mellifera ) a 66 genes (en A. gambiae ), mientras que varía de 52 miembros en Drosophila a 20 en T. castaneum . [41] [42] [43] Generalmente estos genes están dispersos irregularmente a lo largo del genoma. La mayoría (69% de los genes OBP en Drosophila ) están dispuestos en pequeños grupos de 2 a 6 genes OBP. [43] La familia de genes OBP de Drosophila se ha clasificado en varias subfamilias basadas en características estructurales, información funcional y relaciones filogenéticas: las subfamilias Classic, Minus-C, Plus-C, Dimer, PBP/GOBP, ABPI y ABPII, CRLBP y D7. [43] Estas subfamilias están distribuidas de manera desigual entre los artrópodos , incluso entre los dípteros y están totalmente ausentes en algunas especies. [15]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Vogt, RG; Prestwich, GD; Lerner, MR (enero de 1991). "Las subfamilias de proteínas que se unen a los olores se asocian con distintas clases de neuronas receptoras olfativas en insectos". Journal of Neurobiology . 22 (1): 74–84. doi :10.1002/neu.480220108. ISSN  0022-3034. PMID  2010751.
  2. ^ Pelosi, P.; Baldaccini, NE; Pisanelli, AM (1982-01-01). "Identificación de un receptor olfativo específico para 2-isobutil-3-metoxipirazina". The Biochemical Journal . 201 (1): 245–248. doi :10.1042/bj2010245. ISSN  0264-6021. PMC 1163633 . PMID  7082286. 
  3. ^ Shi, W.; Ostrov, DA; Gerchman, SE; Graciano, V.; Kycia, H.; Estudiador, B.; Almo, Carolina del Sur; Burley, SK (25 de agosto de 1999). "PNP Oxidasa de Saccharomyces Cerevisiae". doi :10.2210/pdb1ci0/pdb. {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
  4. ^ Graham, Laurie A; Davies, Peter L (junio de 2002). "Las proteínas que se unen a los olores de Drosophila melanogaster: anotación y caracterización de una familia de genes divergentes". Gene . 292 (1–2): 43–55. doi : 10.1016/s0378-1119(02)00672-8 . ISSN  0378-1119. PMID  12119098.
  5. ^ ab Sandler, Benjamin H; Nikonova, Larisa; Leal, Walter S; Clardy, Jon (febrero de 2000). "Atracción sexual en la polilla del gusano de seda: estructura del complejo proteína fijadora de feromonas-bombykol". Química y biología . 7 (2): 143–151. doi : 10.1016/s1074-5521(00)00078-8 . ISSN  1074-5521. PMID  10662696.
  6. ^ Lartigue, Audrey; Campanacci, Valérie; Roussel, Alain; Larsson, Anna M.; Jones, T. Alwyn; Tegoni, Mariella; Cambillau, Christian (30 de agosto de 2002). "Estudio de la estructura de rayos X y la unión de ligandos de una proteína quimiosensorial de polilla". Journal of Biological Chemistry . 277 (35): 32094–32098. doi : 10.1074/jbc.M204371200 . ISSN  0021-9258. PMID  12068017.
  7. ^ ab Tegoni, Mariella; Campanacci, Valérie; Cambillau, Christian (mayo de 2004). "Aspectos estructurales de la atracción sexual y la comunicación química en insectos". Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 29 (5): 257–264. doi :10.1016/j.tibs.2004.03.003. ISSN  0968-0004. PMID  15130562.
  8. ^ Pelosi, P. (1 de enero de 2005). "Diversidad de proteínas que se unen a los olores y proteínas quimiosensoriales en insectos". Chemical Senses . 30 (Suplemento 1): i291–i292. doi : 10.1093/chemse/bjh229 . ISSN  0379-864X. PMID  15738163.
  9. ^ da Costa, Kauȇ Santana; Galúcio, João Marcos; da Costa, Clauber Henrique Souza; Santana, Amanda Ruslana; dos Santos Carvalho, Vítor; do Nascimento, Lidiane Diniz; Lima y Lima, Anderson Henrique; Neves Cruz, Jorddy; Alves, Claudio Nahúm; Lameira, Jerónimo (31 de diciembre de 2019). "Exploración de la potencialidad de los productos naturales a partir de aceites esenciales como inhibidores de proteínas de unión a olores: un enfoque de detección virtual basado en estructuras y ligandos para encontrar nuevos repelentes de mosquitos". ACS Omega . 4 (27): 22475–22486. doi :10.1021/acsomega.9b03157. ISSN  2470-1343. PMC 6941369 . Número de modelo:  PMID31909330. 
  10. ^ Thireou, Trias; Kythreoti, Georgia; Tsitsanou, Katerina E.; Koussis, Konstantinos; Drakou, Christina E.; Kinnersley, Julie; Kröber, Thomas; Guerin, Patrick M.; Zhou, Jing-Jiang; Iatrou, Kostas; Eliopoulos, Elias (julio de 2018). "Identificación de nuevos repelentes de mosquitos sintéticos bioinspirados mediante detección combinada basada en ligando y acoplamiento molecular basado en la estructura OBP". Insect Biochemistry and Molecular Biology . 98 : 48–61. doi :10.1016/j.ibmb.2018.05.001. PMID  29751047. S2CID  21670580.
  11. ^ abc Gomez-Diaz, Carolina; Reina, Jaime H.; Cambillau, Christian; Benton, Richard (30 de abril de 2013). "Los ligandos para las neuronas que detectan feromonas no son proteínas de unión a olores activadas conformacionalmente". PLOS Biology . 11 (4): e1001546. doi : 10.1371/journal.pbio.1001546 . ISSN  1545-7885. PMC 3640100 . PMID  23637570. 
  12. ^ Vogt, RG; Riddiford, LM; Prestwich, GD (1985-12-01). "Propiedades cinéticas de una enzima que degrada feromonas sexuales: la esterasa sensilar de Antheraea polyphemus". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 82 (24): 8827–8831. Bibcode :1985PNAS...82.8827V. doi : 10.1073/pnas.82.24.8827 . ISSN  0027-8424. PMC 391531 . PMID  3001718. 
  13. ^ Wojtasek, Hubert; Leal, Walter S. (22 de octubre de 1999). "Cambio conformacional en la proteína de unión a feromonas de Bombyx mori inducido por el pH y por interacción con membranas". Journal of Biological Chemistry . 274 (43): 30950–30956. doi : 10.1074/jbc.274.43.30950 . ISSN  0021-9258. PMID  10521490.
  14. ^ ab Xu, PingXi; Atkinson, Rachel; Jones, David NM; Smith, Dean P. (enero de 2005). "OBP LUSH de Drosophila es necesario para la actividad de las neuronas sensibles a las feromonas". Neuron . 45 (2): 193–200. doi : 10.1016/j.neuron.2004.12.031 . ISSN  0896-6273. PMID  15664171.
  15. ^ abc Vieira, Filipe G.; Rozas, Julio (1 de enero de 2011). "Genómica comparativa de las familias de genes de proteínas quimiosensoriales y de unión a odorantes en los artrópodos: origen e historia evolutiva del sistema quimiosensorial". Genome Biology and Evolution . 3 : 476–490. doi :10.1093/gbe/evr033. PMC 3134979 . PMID  21527792. 
  16. ^ Biessmann, Harald; Andronopoulou, Evi; Biessmann, Max R.; Douris, Vassilis; Dimitratos, Spiros D.; Eliopoulos, Elias; Guerin, Patrick M.; Iatrou, Kostas; Justice, Robin W. (1 de marzo de 2010). "La proteína de unión a olores 1 (AgamOBP1) de Anopheles gambiae media el reconocimiento de indol en las antenas de mosquitos hembra". PLOS ONE . ​​5 (3): e9471. Bibcode :2010PLoSO...5.9471B. doi : 10.1371/journal.pone.0009471 . ISSN  1932-6203. PMC 2830424 . PMID  20208991. 
  17. ^ Pelletier, Julien; Guidolin, Aline; Syed, Zainulabeuddin; Cornel, Anthony J.; Leal, Walter S. (27 de febrero de 2010). "Derribo de una proteína de unión a olores de mosquitos involucrada en la detección sensible de atrayentes de oviposición". Journal of Chemical Ecology . 36 (3): 245–248. doi :10.1007/s10886-010-9762-x. ISSN  0098-0331. PMC 2837830 . PMID  20191395. 
  18. ^ Swarup, S.; Williams, TI; Anholt, RRH (14 de junio de 2011). "Disección funcional de los genes de la proteína de unión a odorantes en Drosophila melanogaster". Genes, cerebro y comportamiento . 10 (6): 648–657. doi :10.1111/j.1601-183x.2011.00704.x. ISSN  1601-1848. PMC 3150612 . PMID  21605338. 
  19. ^ Vogt, Richard G.; Riddiford, Lynn M. (septiembre de 1981). "Unión e inactivación de feromonas por las antenas de las polillas". Nature . 293 (5828): 161–163. Bibcode :1981Natur.293..161V. doi :10.1038/293161a0. ISSN  0028-0836. PMID  18074618. S2CID  4361816.
  20. ^ Ziegelberger, Gunde (septiembre de 1995). "Desplazamiento redox de la proteína fijadora de feromonas en la polilla de seda Antheraea Polyphemus". Revista Europea de Bioquímica . 232 (3): 706–711. doi :10.1111/j.1432-1033.1995.tb20864.x. ISSN  0014-2956. PMID  7588707.
  21. ^ ab Laughlin, John D.; Ha, Tal Soo; Jones, David NM; Smith, Dean P. (junio de 2008). "La activación de las neuronas sensibles a las feromonas está mediada por la activación conformacional de la proteína de unión a las feromonas". Cell . 133 (7): 1255–1265. doi :10.1016/j.cell.2008.04.046. ISSN  0092-8674. PMC 4397981 . PMID  18585358. 
  22. ^ Benton, Richard; Vannice, Kirsten S.; Vosshall, Leslie B. (17 de octubre de 2007). "Un papel esencial para un receptor relacionado con CD36 en la detección de feromonas en Drosophila". Nature . 450 (7167): 289–293. Bibcode :2007Natur.450..289B. doi :10.1038/nature06328. ISSN  0028-0836. PMID  17943085. S2CID  4402715.
  23. ^ Li, Zhengzheng; Ni, Jinfei D.; Huang, Jia; Montell, Craig (25 de septiembre de 2014). "Requisitos de SNMP1 en Drosophila para la activación rápida y terminación de la actividad inducida por feromonas". PLOS Genetics . 10 (9): e1004600. doi : 10.1371/journal.pgen.1004600 . ISSN  1553-7404. PMC 4177743 . PMID  25255106. 
  24. ^ van der Goes van Naters, Wynand; Carlson, John R. (abril de 2007). "Receptores y neuronas para los olores de las moscas en Drosophila". Current Biology . 17 (7): 606–612. doi :10.1016/j.cub.2007.02.043. ISSN  0960-9822. PMC 1876700 . PMID  17363256. 
  25. ^ Kruse, Schoen W; Zhao, Rui; Smith, Dean P; Jones, David NM (27 de julio de 2003). "Estructura de un sitio específico de unión al alcohol definido por la proteína de unión a odorantes LUSH de Drosophila melanogaster". Nature Structural & Molecular Biology . 10 (9): 694–700. doi :10.1038/nsb960. ISSN  1545-9993. PMC 4397894 . PMID  12881720. 
  26. ^ Katti, S.; Lokhande, N.; González, D.; Cassill, A.; Renthal, R. (1 de noviembre de 2012). "Análisis cuantitativo de la especificidad de la proteína de unión a feromonas". Insect Molecular Biology . 22 (1): 31–40. doi :10.1111/j.1365-2583.2012.01167.x. ISSN  0962-1075. PMC 3552018 . PMID  23121132. 
  27. ^ Bucci, Brigid K.; Kruse, Schoen W.; Thode, Anna B.; Alvarado, Sylvia M.; Jones, David NM (febrero de 2006). "Efecto de los n-alcoholes en la estructura y estabilidad de la proteína de unión a olores LUSH† de Drosophila". Bioquímica . 45 (6): 1693–1701. doi :10.1021/bi0516576. ISSN  0006-2960. PMID  16460016.
  28. ^ Thode, Anna B.; Kruse, Schoen W.; Nix, Jay C.; Jones, David NM (marzo de 2008). "El papel de múltiples grupos de enlaces de hidrógeno en sitios específicos de unión de alcoholes en proteínas: perspectivas de estudios estructurales de LUSH". Revista de biología molecular . 376 (5): 1360–1376. doi :10.1016/j.jmb.2007.12.063. ISSN  0022-2836. PMC 2293277 . PMID  18234222. 
  29. ^ Zhou, Jing-Jiang; Zhang, Guo-An; Huang, Wensheng; Birkett, Michael A; Field, Linda M; Pickett, John A; Pelosi, Paolo (7 de enero de 2004). "Revisitando la proteína de unión a olores LUSH de Drosophila melanogaster: evidencia de reconocimiento y discriminación de olores". FEBS Letters . 558 (1–3): 23–26. doi : 10.1016/s0014-5793(03)01521-7 . ISSN  0014-5793. PMID  14759510.
  30. ^ Larter, Nikki K; Sun, Jennifer S; Carlson, John R (15 de noviembre de 2016). "Organización y función de las proteínas de unión a odorantes de Drosophila". eLife . 5 . doi : 10.7554/elife.20242 . ISSN  2050-084X. PMC 5127637 . PMID  27845621. 
  31. ^ Pelosi, Paolo; Iovinella, Immacolata; Zhu, Jiao; Wang, Guirong; Dani, Francesca R. (2018). "Más allá de la quimiorrecepción: diversas tareas de las proteínas olfativas solubles en insectos". Biological Reviews . 93 (1): 184–200. doi : 10.1111/brv.12339 . hdl : 2158/1089933 . ISSN  1469-185X. PMID  28480618.
  32. ^ Hekmat-Scafe, Daria S.; Scafe, Charles R.; McKinney, Aimee J.; Tanouye, Mark A. (1 de septiembre de 2002). "Análisis de todo el genoma de la familia de genes de la proteína de unión a los olores en Drosophila melanogaster". Genome Research . 12 (9): 1357–1369. doi :10.1101/gr.239402. ISSN  1088-9051. PMC 186648 . PMID  12213773. 
  33. ^ Menuz, Karen; Larter, Nikki K.; Park, Joori; Carlson, John R. (2014-11-20). "Una prueba de secuenciación de ARN de la antena de Drosophila identifica un transportador necesario para la detección de amoníaco". PLOS Genetics . 10 (11): e1004810. doi : 10.1371/journal.pgen.1004810 . ISSN  1553-7404. PMC 4238959 . PMID  25412082. 
  34. ^ McKenna, MP; Hekmat-Scafe, DS; Gaines, P.; Carlson, JR (1994-06-10). "Proteínas de unión a feromonas putativas de Drosophila expresadas en una subregión del sistema olfativo". The Journal of Biological Chemistry . 269 (23): 16340–16347. doi : 10.1016/S0021-9258(17)34013-9 . ISSN  0021-9258. PMID  8206941.
  35. ^ ab Pikielny, CW; Hasan, G.; Rouyer, F.; Rosbash, M. (enero de 1994). "Los miembros de una familia de proteínas de unión a olores putativas de la drosophila se expresan en diferentes subconjuntos de pelos olfativos". Neuron . 12 (1): 35–49. doi :10.1016/0896-6273(94)90150-3. ISSN  0896-6273. PMID  7545907. S2CID  15776205.
  36. ^ Schultze, Anna; Pregitzer, Pablo; Walter, Marika F.; Woods, Daniel F.; Marinotti, Osvaldo; Breer, Heinz; Krieger, Jürgen (5 de julio de 2013). "El patrón de coexpresión de las proteínas de unión a odorantes y los receptores olfativos identifican sensilas tricoides distintas en la antena del mosquito de la malaria Anopheles gambiae". PLOS ONE . ​​8 (7): e69412. Bibcode :2013PLoSO...869412S. doi : 10.1371/journal.pone.0069412 . ISSN  1932-6203. PMC 3702612 . PMID  23861970. 
  37. ^ Galindo, K.; Smith, DP (noviembre de 2001). "Una gran familia de proteínas divergentes de unión a odorantes de Drosophila expresadas en sensilas gustativas y olfativas". Genética . 159 (3): 1059–1072. doi :10.1093/genetics/159.3.1059. ISSN  0016-6731. PMC 1461854 . PMID  11729153. 
  38. ^ Jeong, Yong Taek; Shim, Jaewon; Oh, So Ra; Yoon, Hong In; Kim, Chul Hoon; Moon, Seok Jun; Montell, Craig (agosto de 2013). "Una proteína que se une a los odorantes necesaria para la supresión del sabor dulce por sustancias químicas amargas". Neuron . 79 (4): 725–737. doi :10.1016/j.neuron.2013.06.025. ISSN  0896-6273. PMC 3753695 . PMID  23972598. 
  39. ^ S., Shanbhag; S.-K., Park; C., Pikielny; R., Steinbrecht (28 de mayo de 2001). "Órganos gustativos de Drosophila melanogaster: estructura fina y expresión de la supuesta proteína de unión a olores PBPRP2". Investigación celular y tisular . 304 (3): 423–437. doi :10.1007/s004410100388. ISSN  0302-766X. PMID  11456419. S2CID  23354983.
  40. ^ Park, S.-K.; Shanbhag, SR; Wang, Q.; Hasan, G.; Steinbrecht, RA; Pikielny, CW (30 de marzo de 2000). "Los patrones de expresión de dos supuestas proteínas de unión a odorantes en los órganos olfativos de Drosophila melanogaster tienen diferentes implicaciones para sus funciones". Investigación celular y tisular . 300 (1): 181–192. doi :10.1007/s004410050059 (inactivo el 1 de noviembre de 2024). ISSN  0302-766X. PMID  10805087.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo a partir de noviembre de 2024 ( enlace )
  41. ^ Forêt, Sylvain; Maleszka, Ryszard (noviembre de 2006). "Función y evolución de una familia de genes que codifican proteínas similares a las que se unen a los olores en un insecto social, la abeja melífera (Apis mellifera)". Genome Research . 16 (11): 1404–1413. doi :10.1101/gr.5075706. ISSN  1088-9051. PMC 1626642 . PMID  17065610. 
  42. ^ Forêt, Sylvain; Wanner, Kevin W.; Maleszka, Ryszard (enero de 2007). "Proteínas quimiosensoriales en la abeja melífera: perspectivas a partir del genoma anotado, análisis comparativos y perfiles de expresión". Insect Biochemistry and Molecular Biology . 37 (1): 19–28. doi :10.1016/j.ibmb.2006.09.009. ISSN  0965-1748. PMID  17175443.
  43. ^ abc Vieira, Filipe G.; Sánchez-Gracia, Alejandro; Rozas, Julio (2007). "Análisis genómico comparativo de la familia de proteínas de unión a odorantes en 12 genomas de Drosophila: selección purificadora y evolución de nacimiento y muerte". Genome Biology . 8 (11): R235. doi : 10.1186/gb-2007-8-11-r235 . ISSN  1474-760X. PMC 2258175 . PMID  18039354.