Los receptores P2X , también familia de canales catiónicos del receptor P2X activado por ATP , [1] es una familia de proteínas que consta de canales iónicos activados por ligando permeables a cationes que se abren en respuesta a la unión de adenosina 5'-trifosfato (ATP) extracelular. Pertenecen a una familia más amplia de receptores conocida como superfamilia ENaC/P2X. [1] Los receptores ENaC y P2X tienen estructuras tridimensionales similares y son homólogos. [2] Los receptores P2X están presentes en una amplia gama de organismos, incluidos humanos , ratones , ratas , conejos , pollos , peces cebra , ranas toro , trematodos y amebas . [3]
Los receptores P2X participan en una variedad de procesos fisiológicos, [3] [4] que incluyen:
Los receptores P2X se expresan en células de una amplia variedad de tejidos animales . En las terminales nerviosas presinápticas y postsinápticas y en las células gliales de los sistemas nerviosos central , periférico y autónomo , se ha demostrado que los receptores P2X modulan la transmisión sináptica . [3] [12] Además, los receptores P2X pueden iniciar la contracción en las células del músculo cardíaco , el músculo esquelético y varios tejidos del músculo liso , incluidos los de la vasculatura , los conductos deferentes y la vejiga urinaria . Los receptores P2X también se expresan en los leucocitos , incluidos los linfocitos y los macrófagos, y están presentes en las plaquetas sanguíneas . Existe cierto grado de especificidad de subtipo en cuanto a qué subtipos de receptores P2X se expresan en tipos de células específicos, siendo los receptores P2X 1 particularmente prominentes en las células del músculo liso y los P2X 2 estando extendidos en todo el sistema nervioso autónomo. Sin embargo, estas tendencias son muy generales y existe una superposición considerable en la distribución de las subunidades, ya que la mayoría de los tipos de células expresan más de una subunidad. Por ejemplo, las subunidades P2X 2 y P2X 3 se encuentran comúnmente coexpresadas en neuronas sensoriales , donde a menudo se ensamblan conjuntamente en receptores P2X 2/3 funcionales.
Hasta la fecha, se han identificado siete genes distintos que codifican las subunidades P2X y se han denominado P2X 1 a P2X 7 , en función de sus propiedades farmacológicas. [3] [13]
Las proteínas de los receptores P2X son bastante similares en secuencia (>35% de identidad), pero poseen 380-1000 residuos de aminoacilo por subunidad con variabilidad en longitud. Todas las subunidades comparten una topología común, poseyendo dos dominios transmembrana (uno alrededor de 30-50 residuos de sus extremos N, el otro cerca de los residuos 320-340), un bucle extracelular grande y extremos carboxilo y amino intracelulares (Figura 1) [3 ] Los dominios del receptor extracelular entre estos dos segmentos (de aproximadamente 270 residuos) están bien conservados con varios residuos de glicilo conservados y 10 residuos de cisteilo conservados. Los extremos amino contienen un sitio consenso para la fosforilación de la proteína quinasa C , lo que indica que el estado de fosforilación de las subunidades P2X puede estar involucrado en el funcionamiento del receptor. [14] Además, hay una gran variabilidad (25 a 240 residuos) en los extremos C, lo que indica que podrían tener propiedades específicas de subunidad. [15]
En términos generales, la mayoría de las subunidades pueden formar receptores homoméricos o heteroméricos funcionales . [16] La nomenclatura de los receptores dicta que la denominación está determinada por las subunidades constituyentes; por ejemplo, un receptor P2X homomérico formado únicamente por subunidades P2X 1 se denomina receptor P2X 1 , y un receptor heteromérico que contiene subunidades P2X 2 y P2X 3 se denomina receptor P2X 2/3 . El consenso general es que P2X 6 no puede formar un receptor homomérico funcional y que P2X 7 no puede formar un receptor heteromérico funcional. [17] [18]
Topológicamente, se parecen a las proteínas epiteliales del canal de Na + en que poseen (a) extremos N y C localizados intracelularmente, (b) dos supuestos segmentos transmembrana, (c) un gran dominio de bucle extracelular y (d) muchos residuos de cisteilo extracelulares conservados. . Los canales del receptor P2X transportan pequeños cationes monovalentes, aunque algunos también transportan Ca 2+ . [19]
La evidencia de los primeros estudios funcionales y biológicos moleculares ha indicado firmemente que la proteína receptora P2X funcional es un trímero , con las tres subunidades peptídicas dispuestas alrededor de un poro del canal permeable a los iones. [20] Esta opinión fue confirmada recientemente mediante el uso de cristalografía de rayos X para resolver la estructura tridimensional del receptor P2X 4 del pez cebra [21] (Figura 2). Estos hallazgos indican que el segundo dominio transmembrana de cada subunidad recubre el poro conductor de iones y, por lo tanto, es responsable de la activación del canal . [22]
La relación entre la estructura y función de los receptores P2X ha sido objeto de considerables investigaciones utilizando mutagénesis dirigida y canales quiméricos , y se han identificado dominios proteicos clave responsables de regular la unión de ATP, la permeación de iones, la dilatación de poros y la desensibilización. [23] [24]
Se cree que se necesitan tres moléculas de ATP para activar un receptor P2X, lo que sugiere que el ATP necesita unirse a cada una de las tres subunidades para abrir el poro del canal, aunque evidencia reciente sugiere que el ATP se une en las interfaces de las tres subunidades. [25] [26] Una vez que el ATP se une al bucle extracelular del receptor P2X, provoca un cambio conformacional en la estructura del canal iónico que da como resultado la apertura del poro permeable a los iones. La teoría más comúnmente aceptada sobre la apertura de canales implica la rotación y separación de las hélices del segundo dominio transmembrana (TM), lo que permite que cationes como Na + y Ca 2+ accedan al poro conductor de iones a través de tres fenestraciones laterales por encima de los dominios TM. [27] [28] La entrada de cationes conduce a la despolarización de la membrana celular y la activación de diversos procesos intracelulares sensibles al Ca 2+ . [29] [30] El tiempo de apertura del canal depende de la composición de las subunidades del receptor. Por ejemplo, los receptores P2X 1 y P2X 3 se desensibilizan rápidamente (unos pocos cientos de milisegundos) en presencia continua de ATP, mientras que el canal del receptor P2X 2 permanece abierto mientras el ATP esté unido a él.
La reacción de transporte generalizada es:
La farmacología de un receptor P2X determinado está determinada en gran medida por la composición de sus subunidades. [13] Las diferentes subunidades exhiben diferentes sensibilidades a los agonistas purinérgicos como ATP, α,β-meATP y BzATP; y antagonistas como el ácido piridoxalfosfato-6-azofenil-2',4'-disulfónico (PPADS) y suramina . [3] De interés continuo es el hecho de que algunos receptores P2X (P2X 2 , P2X 4 , P2X 5 y P2X 7 humanos ) exhiben múltiples estados abiertos en respuesta al ATP, caracterizados por un aumento dependiente del tiempo en las permeabilidades de grandes compuestos orgánicos. iones como N -metil- D -glucamina (NMDG + ) y colorantes de unión a nucleótidos como el yoduro de propidio (YO-PRO-1). Si este cambio en la permeabilidad se debe a un ensanchamiento del poro del canal del receptor P2X o a la apertura de un poro separado permeable a los iones es objeto de investigación continua. [3]
Los receptores P2X se sintetizan en el retículo endoplásmico rugoso . Después de una glicosilación compleja en el aparato de Golgi , se transportan a la membrana plasmática, donde se logra el acoplamiento a través de miembros específicos de la familia de proteínas SNARE . [16] Un motivo YXXXK en el extremo C es común a todas las subunidades P2X y parece ser importante para el tráfico y la estabilización de los receptores P2X en la membrana. [31] La eliminación de los receptores P2X se produce mediante endocitosis de los receptores mediada por clatrina a los endosomas , donde se clasifican en vesículas para su degradación o reciclaje. [32]
La sensibilidad de los receptores P2X al ATP está fuertemente modulada por cambios en el pH extracelular y por la presencia de metales pesados (p. ej., zinc y cadmio). Por ejemplo, la sensibilidad al ATP de los receptores P2X 1 , P2X 3 y P2X 4 se atenúa cuando el pH extracelular <7, mientras que la sensibilidad al ATP de P2X 2 aumenta significativamente. Por otro lado, el zinc potencia las corrientes activadas por ATP a través de P2X 2 , P2X 3 y P2X 4 , e inhibe las corrientes a través de P2X 1 . La modulación alostérica de los receptores P2X por el pH y los metales parece estar conferida por la presencia de cadenas laterales de histidina en el dominio extracelular. [3] A diferencia de los otros miembros de la familia de receptores P2X, los receptores P2X 4 también son muy sensibles a la modulación de la lactona macrocíclica, la ivermectina . [33] La ivermectina potencia las corrientes activadas por ATP a través de los receptores P2X 4 al aumentar la probabilidad de apertura del canal en presencia de ATP, lo que parece hacer al interactuar con los dominios transmembrana desde dentro de la bicapa lipídica. [34]
P2RX1 ; P2RX2 ; P2RX3 ; P2RX4 ; P2RX5 ; P2RX7 ; P2RXL1 ; IMPUESTO1BP3
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