stringtranslate.com

Receptor sigma-2

El receptor sigma-2 ( σ2R ) es un subtipo de receptor sigma que ha llamado la atención debido a su implicación en enfermedades como enfermedades neurológicas , neurodegenerativas , neurooftálmicas y cáncer . Actualmente es [ ¿cuándo? ] bajo investigación por sus posibles usos diagnósticos y terapéuticos. [5]

Aunque el receptor sigma-2 se identificó como una entidad farmacológica separada del receptor sigma-1 en 1990, [6] el gen que codifica el receptor se identificó como TMEM97 solo en 2017. [7] Se demostró que TMEM97 regula el colesterol transportador NPC1 y estar involucrado en la homeostasis del colesterol . [8] [9] El receptor sigma-2 es una proteína transmembrana de cuatro pasos ubicada en el retículo endoplásmico . Se ha descubierto que desempeña un papel tanto en la señalización hormonal como en la señalización del calcio, en la señalización neuronal, en la proliferación y muerte celular y en la unión de antipsicóticos. [10]

Clasificación

El receptor sigma-2 se encuentra en la balsa lipídica . [11] El receptor sigma-2 se encuentra en varias áreas del cerebro, incluidas altas densidades en el cerebelo , la corteza motora , el hipocampo y la sustancia negra . [12] También se expresa altamente en los pulmones , el hígado y los riñones . [10]

Función

El receptor sigma-2 participa en una serie de funciones normales, como la homeostasis del colesterol. [13] [14] [15]

Señalización no neuronal

Se ha descubierto que la unión de una serie de hormonas y esteroides , incluida la testosterona , la progesterona y el colesterol , se produce con los receptores sigma-2, [10] aunque en algunos casos con menor afinidad que con el receptor sigma-1 . [12] Se cree que la señalización causada por esta unión ocurre a través de un mensajero secundario de calcio [16] y la fosforilación dependiente de calcio, [12] y en asociación con esfingolípidos [16] después de la liberación de calcio en el retículo endoplásmico . [17] Los efectos conocidos incluyen la disminución de la expresión de efectores en la vía mTOR y la supresión de la ciclina D1 y PARP-1 . [17]

señalización neuronal

La acción de señalización en las neuronas por parte de los receptores sigma-2 y sus ligandos asociados da como resultado la modulación del potencial de acción mediante la regulación de los canales de calcio y de potasio . [16] También participan en la liberación de vesículas sinápticas y la modulación de dopamina , serotonina y glutamato , [16] con activación y aumento de la actividad dopaminérgica , serotoninérgica y noradrenérgica de las neuronas. [12] [18]

Proliferación celular

Se ha descubierto que los receptores sigma-2 están altamente expresados ​​en células en proliferación, incluidas las células tumorales , [19] y desempeñan un papel en la diferenciación, morfología y supervivencia de esas células. [17] Al interactuar con las proteínas de membrana EGFR, los receptores sigma-2 desempeñan un papel en la regulación de señales posteriores, como PKC y RAF. Tanto la PKC como la Raf quinasa regulan positivamente la transcripción y la proliferación celular. [17]

Ligandos

Los ligandos del receptor sigma-2 son exógenos e internalizados por endocitosis y pueden actuar como agonistas o antagonistas . Por lo general, se pueden clasificar en cuatro grupos, que están relacionados estructuralmente. No se comprende del todo cómo se produce la unión al receptor sigma-2. [17] Los modelos propuestos comúnmente incluyen una bolsa hidrofóbica pequeña y otra voluminosa , interacciones electrostáticas de hidrógeno y, con menor frecuencia, una tercera bolsa hidrofóbica.

Un estudio de los cuatro grupos ha revelado que se necesita un nitrógeno básico y al menos un resto hidrofóbico para unirse a un receptor sigma-2. Además, existen características moleculares que aumentan la selectividad por los receptores sigma-2, que incluyen regiones hidrofóbicas voluminosas, interacción nitrógeno-carboxílico y nitrógenos básicos adicionales. [17]

Desde su descubrimiento en 1990, el receptor sigma-2 ha sido considerado un receptor huérfano ; sin embargo, en 2021 se identificó el 20S-hidroxicolesterol como el supuesto ligando endógeno . [20] [21]

Uso diagnóstico

Esta es una figura que muestra varias exploraciones de imágenes cerebrales diferentes utilizando ligandos del receptor [ 18 F]ISO-1 sigma-2. Las exploraciones permiten rastrear el crecimiento del tumor y la progresión del cáncer durante un período de 10 semanas. La figura también incluye exploraciones por resonancia magnética para compararlas con las exploraciones por PET.

Los receptores sigma-2 se expresan altamente en cánceres de mama, ovario, pulmón, cerebro, vejiga, colon y melanoma . [10] [19] Esta novedad los convierte en un biomarcador valioso para identificar tejidos cancerosos. Además, los estudios han demostrado que se expresan más en tumores malignos que en tumores latentes. [16]

Los ligandos exógenos del receptor sigma-2 se han alterado para que sean trazadores neuronales, utilizados para mapear las células y sus conexiones. Estos trazadores tienen alta selectividad y afinidad por los receptores sigma-2 y alta lipofilicidad , lo que los hace ideales para su uso en el cerebro. [5] Debido a que los receptores sigma-2 se expresan altamente en las células tumorales y son parte del mecanismo de proliferación celular, las exploraciones PET que utilizan trazadores dirigidos a sigma-2 pueden revelar si un tumor está proliferando y cuál es su tasa de crecimiento. [5]

Uso terapéutico

Enfermedades Neurodegenerativas y Neurooftálmicas

El receptor sigma-2 se expresa en las células del cerebro [22] y de la retina [23] [24] donde regula vías clave implicadas en enfermedades relacionadas con la edad como la enfermedad de Alzheimer y sinucleinopatías como la enfermedad de Parkinson y la demencia con cuerpos de Lewy , [25 ] así como degeneración macular seca relacionada con la edad ( DMAE seca ). La actividad normal de los procesos regulados por sigma-2, como el tráfico de proteínas y la autofagia , se ve afectada por el estrés celular como el estrés oxidativo y la acumulación de oligómeros de β-amiloide y α-sinucleína . [25] Los estudios respaldan que los moduladores sigma-2 pueden rescatar procesos biológicos que están alterados en enfermedades neurodegenerativas. [26] [27]

Los estudios in vitro de moduladores experimentales del receptor sigma-2 demostraron una capacidad para prevenir la unión de oligómeros de β-amiloide a las neuronas y también para desplazar los oligómeros de β-amiloide unidos de los receptores neuronales. [28] Además, los ratones transgénicos tratados con moduladores del receptor sigma-2 se desempeñaron significativamente mejor en la tarea del laberinto acuático de Morris que los ratones tratados con vehículo. [28] En conjunto, estos estudios sugieren que la modulación del receptor sigma-2 puede ser un enfoque viable para tratar ciertas enfermedades neurodegenerativas del SNC y la retina .

Neurosiquiátrico

Debido a las capacidades de unión de los fármacos antipsicóticos [10] [18] y varios neurotransmisores asociados con el estado de ánimo, [16] el receptor sigma-2 es un objetivo viable para terapias relacionadas con trastornos neuropsiquiátricos y la modulación de la respuesta emocional. [12] Se cree que está involucrado en la fisiopatología de la esquizofrenia , [29] y se ha demostrado que los receptores sigma-2 son menos abundantes en pacientes esquizofrénicos. [18] Además, la PCP, que es un antagonista de NMDA, puede inducir esquizofrenia , [29] mientras que se ha demostrado que la activación del receptor sigma-2 antagoniza los efectos de la PCP , lo que implica capacidades antipsicóticas . [18] Los receptores sigma son un objetivo potencial para el tratamiento de la distonía , dadas las altas densidades en las regiones afectadas del cerebro. [29] Los antiisquémicos ifenprodil y eliprodil , cuya unión aumenta el flujo sanguíneo, también han mostrado afinidad por los receptores sigma. [29] En ensayos experimentales en ratones y ratas, el ligando del receptor sigma-2 siramesina causó una reducción de la ansiedad y mostró capacidades antidepresivas, [18] mientras que otros estudios han demostrado la inhibición de los radioligandos selectivos del receptor sigma por parte de los antidepresivos, en el cerebro de ratones y ratas. [12]

Cáncer

Los receptores sigma-2 se han asociado con el cáncer de páncreas , el cáncer de pulmón , el cáncer de mama , el melanoma , el cáncer de próstata y el cáncer de ovario . Se ha demostrado que las células tumorales sobreexpresan los receptores sigma-2, lo que permite posibles terapias contra el cáncer, ya que muchas respuestas celulares mediadas por el receptor sigma-2 ocurren sólo en las células tumorales. [5] Las respuestas de las células tumorales se modulan mediante la unión del ligando . Los ligandos del receptor sigma pueden actuar como agonistas o antagonistas , generando diferentes respuestas celulares. Los agonistas inhiben la proliferación de células tumorales e inducen la apoptosis , que se cree que es desencadenada por la actividad de la caspasa-3 . Los antagonistas promueven la proliferación de células tumorales, pero este mecanismo se comprende menos. [17] Los ligandos del receptor sigma se han conjugado con nanopartículas y péptidos para administrar tratamiento contra el cáncer a las células tumorales sin apuntar a otros tejidos. [5] El éxito de estos métodos se ha limitado a ensayos in vitro . Además, el uso de receptores sigma-2 para atacar las células tumorales permite crear sinergias con terapias con medicamentos contra el cáncer. Algunos estudios han demostrado que ciertos inhibidores del receptor sigma aumentan la susceptibilidad de las células cancerosas a la quimioterapia . [10] Otros tipos de unión a los receptores sigma-2 aumentan la citotoxicidad de la doxorrubicina, la antinomiocina y otros fármacos que destruyen las células cancerosas. [17]

Ver también

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl lanzamiento 89: ENSG00000109084 - Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl lanzamiento 89: ENSMUSG00000037278 - Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia humana de PubMed:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia de PubMed del ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  5. ^ abcde van Waarde A, Rybczynska AA, Ramakrishnan NK, Ishiwata K, Elsinga PH, Dierckx RA (octubre de 2015). "Posibles aplicaciones de los ligandos del receptor sigma en el diagnóstico y la terapia del cáncer". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranas . 1848 (10 partes B): 2703–2714. doi : 10.1016/j.bbamem.2014.08.022 . PMID  25173780.
  6. ^ Hellewell SB, Bowen WD (septiembre de 1990). "Un sitio de unión similar a sigma en células de feocromocitoma de rata (PC12): la disminución de la afinidad por los (+) -benzomorfanos y el menor peso molecular sugieren una forma de receptor sigma diferente a la del cerebro de cobaya". Investigación del cerebro . 527 (2): 244–253. doi :10.1016/0006-8993(90)91143-5. PMID  2174717. S2CID  24546226.
  7. ^ Alon A, Schmidt HR, Wood MD, Sahn JJ, Martin SF, Kruse AC (julio de 2017). "Identificación del gen que codifica el receptor σ2". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 114 (27). PNAS (edición anterior): 7160–7165. Código Bib : 2017PNAS..114.7160A. doi : 10.1073/pnas.1705154114 . PMC 5502638 . PMID  28559337. 
  8. ^ Bartz F, Kern L, Erz D, Zhu M, Gilbert D, Meinhof T, et al. (Julio de 2009). "Identificación de genes reguladores del colesterol mediante detección de ARNi dirigida". Metabolismo celular . 10 (1): 63–75. doi : 10.1016/j.cmet.2009.05.009 . PMID  19583955.
  9. ^ Ebrahimi-Fakhari D, Wahlster L, Bartz F, Werenbeck-Ueding J, Praggastis M, Zhang J, et al. (Agosto de 2016). "La reducción de TMEM97 aumenta los niveles de proteína NPC1 y restablece el tráfico de colesterol en las células de la enfermedad de tipo C1 de Niemann-pick". Genética Molecular Humana . 25 (16): 3588–3599. doi :10.1093/hmg/ddw204. PMC 5179952 . PMID  27378690. 
  10. ^ abcdef Ahmed IS, Chamberlain C, Craven RJ (marzo de 2012). "S2R (Pgrmc1): el receptor sigma-2 relacionado con el citocromo que regula el metabolismo de lípidos y fármacos y la señalización hormonal". Opinión de expertos sobre metabolismo y toxicología de fármacos . 8 (3): 361–370. doi :10.1517/17425255.2012.658367. PMID  22292588. S2CID  207491179.
  11. ^ Gebreselassie D, Bowen WD (junio de 2004). "Los receptores sigma-2 están localizados específicamente en balsas lipídicas en las membranas del hígado de rata". Revista europea de farmacología . 493 (1–3): 19–28. doi :10.1016/j.ejphar.2004.04.005. PMID  15189760.
  12. ^ abcdef Skuza G (noviembre de 2003). "Posible actividad antidepresiva de los ligandos sigma" (PDF) . Revista Polaca de Farmacología . 55 (6): 923–934. PMID  14730086.
  13. ^ Riad A, Zeng C, Weng CC, Winters H, Xu K, Makvandi M, et al. (noviembre de 2018). "El receptor Sigma-2 / TMEM97 y PGRMC-1 aumentan la tasa de internalización de LDL por el receptor de LDL mediante la formación de un complejo ternario". Informes científicos . 8 (1): 16845. Código bibliográfico : 2018NatSR...816845R. doi :10.1038/s41598-018-35430-3. PMC 6238005 . PMID  30443021. 
  14. ^ Ebrahimi-Fakhari D, Wahlster L, Bartz F, Werenbeck-Ueding J, Praggastis M, Zhang J, et al. (Agosto de 2016). "La reducción de TMEM97 aumenta los niveles de proteína NPC1 y restablece el tráfico de colesterol en las células de la enfermedad de tipo C1 de Niemann-pick". Genética Molecular Humana . 25 (16): 3588–3599. doi :10.1093/hmg/ddw204. PMC 5179952 . PMID  27378690. 
  15. ^ Bartz F, Kern L, Erz D, Zhu M, Gilbert D, Meinhof T, et al. (Julio de 2009). "Identificación de genes reguladores del colesterol mediante detección de ARNi dirigida". Metabolismo celular . 10 (1): 63–75. doi :10.1016/j.cmet.2009.05.009. PMID  19583955.
  16. ^ abcdefgh Narayanan S, Bhat R, Mesangeau C, Poupaert JH, McCurdy CR (enero de 2011). "Desarrollo temprano de ligandos del receptor sigma". Futura Química Medicinal . 3 (1): 79–94. doi :10.4155/fmc.10.279. PMID  21428827.
  17. ^ abcdefgh Huang YS, Lu HL, Zhang LJ, Wu Z (mayo de 2014). "Ligandos del receptor sigma-2 y sus perspectivas en el diagnóstico y la terapia del cáncer". Reseñas de investigaciones medicinales . 34 (3): 532–566. doi :10.1002/med.21297. PMID  23922215. S2CID  25398345.
  18. ^ abcde Skuza G (2012). "Farmacología de los ligandos del receptor sigma (σ) desde una perspectiva conductual". Diseño farmacéutico actual . 18 (7): 863–874. doi :10.2174/138161212799436458. PMID  22288408.
  19. ^ ab Damaskos C, Garmpis N, Karatzas T, Kostakis ID, Nikolidakis L, Kostakis A, et al. (Diciembre de 2014). "Receptores nucleares en células tumorales de páncreas". Investigación contra el cáncer . 34 (12): 6897–6911. PMID  25503115.
  20. ^ Lowe D (22 de noviembre de 2021). "Otro huérfano reunido". En el oleoducto . Ciencia .
  21. ^ Cheng YS, Zhang T, Ma X, Pratuangtham S, Zhang GC, Ondrus AA y col. (diciembre de 2021). "Un mapa de todo el proteoma de los interactuantes del 20 (S) -hidroxicolesterol en las membranas celulares". Biología Química de la Naturaleza . 17 (12): 1271–1280. doi :10.1038/s41589-021-00907-2. PMC 8607797 . PMID  34799735. 
  22. ^ Karlsson M, Zhang C, Méar L, Zhong W, Digre A, Katona B, et al. (julio de 2021). "Un mapa transcriptómico de tipo unicelular de tejidos humanos". Avances científicos . 7 (31). Código Bib : 2021SciA....7.2169K. doi :10.1126/sciadv.abh2169. PMC 8318366 . PMID  34321199. 
  23. ^ Ratnapriya R, Sosina OA, Starostik MR, Kwicklis M, Kapphahn RJ, Fritsche LG y otros. (Abril de 2019). "Los análisis de transcriptoma retiniano y eQTL identifican genes asociados con la degeneración macular relacionada con la edad". Genética de la Naturaleza . 51 (4): 606–610. doi :10.1038/s41588-019-0351-9. PMC 6441365 . PMID  30742112. 
  24. ^ Wang H, Peng Z, Li Y, Sahn JJ, Hodges TR, Chou TH y col. (diciembre de 2022). "σ2R/TMEM97 en la degeneración de las células ganglionares de la retina". Informes científicos . 12 (1): 20753. Código bibliográfico : 2022NatSR..1220753W. doi :10.1038/s41598-022-24537-3. PMC 9715665 . PMID  36456686. 
  25. ^ ab Limegrover CS, Yurko R, Izzo NJ, LaBarbera KM, Rehak C, Look G, et al. (abril de 2021). "Los antagonistas del receptor sigma-2 rescatan la disfunción neuronal inducida por la α-sinucleína derivada del cerebro del paciente de Parkinson". Revista de investigación en neurociencia . 99 (4): 1161-1176. doi :10.1002/jnr.24782. PMC 7986605 . PMID  33480104. 
  26. ^ Izzo Nueva Jersey, Staniszewski A, To L, Fa M, Teich AF, Saeed F, et al. (12 de noviembre de 2014). "Terapia del Alzheimer dirigida a los oligómeros beta amiloide 1-42 I: la unión del oligómero Abeta 42 a receptores neuronales específicos es desplazada por fármacos candidatos que mejoran los déficits cognitivos". MÁS UNO . 9 (11): e111898. Código Bib : 2014PLoSO...9k1898I. doi : 10.1371/journal.pone.0111898 . PMC 4229098 . PMID  25390368. 
  27. ^ Izzo Nueva Jersey, Xu J, Zeng C, Kirk MJ, Mozzoni K, Silky C, et al. (12 de noviembre de 2014). "Terapia del Alzheimer dirigida a los oligómeros II beta amiloide 1-42: los receptores Sigma-2 / PGRMC1 median la unión y la sinaptotoxicidad del oligómero Abeta 42". MÁS UNO . 9 (11): e111899. Código Bib : 2014PLoSO...9k1899I. doi : 10.1371/journal.pone.0111899 . PMC 4229119 . PMID  25390692. 
  28. ^ ab Izzo Nueva Jersey, Yuede CM, LaBarbera KM, Limegrover CS, Rehak C, Yurko R, et al. (agosto de 2021). "Estudios de biomarcadores clínicos y preclínicos de CT1812: un enfoque novedoso para la modificación de la enfermedad de Alzheimer". Alzheimer y demencia . 17 (8): 1365-1382. doi :10.1002/alz.12302. PMC 8349378 . PMID  33559354. 
  29. ^ abcd Hashimoto K, Ishiwata K (1 de octubre de 2006). "Ligandos del receptor sigma: posible aplicación como fármacos terapéuticos y como radiofármacos". Diseño farmacéutico actual . 12 (30): 3857–3876. doi :10.2174/138161206778559614. PMID  17073684.

Enlaces externos