El receptor de glutamato 3 es una proteína que en los humanos está codificada por el gen GRIA3 . [5] [6] [7]
Función
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. Estos receptores son complejos proteicos heteroméricos con múltiples subunidades, cada una de las cuales posee regiones transmembrana y todas están dispuestas para formar un canal iónico controlado por ligando. La clasificación de los receptores de glutamato se basa en su activación por diferentes agonistas farmacológicos. Este gen pertenece a una familia de receptores de alfa-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol propionato (AMPA). El empalme alternativo en este locus da como resultado varias isoformas diferentes que pueden variar en sus propiedades de transducción de señales. [7]
Los estudios del genoma han descubierto un vínculo tentativo entre las variantes defectuosas de GRIA3 y un riesgo muy elevado de esquizofrenia .
Varios canales iónicos y receptores de neurotransmisores pre- ARNm como sustratos para ADARs . [9] Esto incluye 5 subunidades del receptor de glutamato: subunidades del receptor de glutamato AMPA ionotrópico ( GluA2 , GluA3, GluA4 ) y subunidades del receptor de kainato ( GluK1 , GluK2 ). 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 ). [10] El pre ARNm del canal K v 1.1 humano también está sujeto a la edición de ARN de A a I. [11] 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. GluR3 es un producto genético del gen GRIA3 y su pre-ARNm está sujeto a edición de ARN.
Tipo
La edición de ARN de 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 en inosina . La maquinaria de traducción de las células reconoce las inosinas como guanosina . Hay tres miembros de la familia ADAR, ADAR 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 se limita al cerebro. Las regiones bicatenarias del ARN se forman mediante el apareamiento de bases entre los 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 aparea con la región de edición se conoce como secuencia complementaria de edición (ECS).
Ubicación
El pre-ARNm de esta subunidad se edita en una posición. El sitio de edición R/G se encuentra en el exón 13 entre las regiones M3 y M4. La edición da como resultado un cambio de codón de una arginina (AGA) a una glicina (GGA). La ubicación de la edición corresponde a un dominio de interacción de ligando bipartito del receptor. El sitio R/G se encuentra en el aminoácido 769 inmediatamente antes de los módulos flip y flop de 38 aminoácidos de longitud introducidos por empalme alternativo. Las formas flip y flop están presentes tanto en las versiones editadas como en las no editadas de esta proteína. [12] La secuencia complementaria de edición (ECS) se encuentra en una secuencia intrónica cerca del exón. La secuencia intrónica incluye un sitio de empalme 5'. La región bicatenaria prevista tiene una longitud de 30 pares de bases. El residuo de adenosina no coincide en la transcripción codificada genómicamente, sin embargo, este no es el caso después de la edición. A pesar de que las secuencias son similares al sitio Q/R de GluR-B, la edición en este sitio no ocurre en el pre-ARNm de GluR-3. La edición da como resultado que la adenosina objetivo, que no coincide antes de la edición en la estructura de ARN bicatenario, coincida después de la edición. La secuencia intrónica involucrada contiene un sitio de empalme donante 5'. [12] [13]
Conservación
La edición también ocurre en ratas. [12]
Regulación
La edición de GluR-3 está regulada en el cerebro de la rata desde niveles bajos en la etapa embrionaria hasta un gran aumento en los niveles de edición al nacer. En los seres humanos, se editan entre el 80 y el 90 % de las transcripciones de GRIA3. [12] La ausencia de la edición del sitio Q/R en esta subunidad del receptor de glutamato se debe a la ausencia de la secuencia intrónica necesaria para formar un dúplex. [14]
Consecuencias
Estructura
La edición da como resultado un cambio de codón de (AGA) a (GGA), un cambio de R a G en el sitio de edición. [12]
Función
La edición en el sitio R/G permite una recuperación más rápida de la desensibilización. Los receptores Glu-R sin editar en este sitio tienen tasas de recuperación más lentas. Por lo tanto, la edición permite una respuesta sostenida a estímulos rápidos. Es probable que aquí se produzca una diafonía entre la edición y el empalme. La edición tiene lugar antes del empalme. Todos los receptores AMPA se presentan en variantes de empalme alternativo flip y flop. Los receptores AMPA que se presentan en la forma Flop se desensibilizan más rápido que los de la forma flip. [12] También se cree que la edición afecta al empalme en este sitio.
^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000125675 – Ensembl , mayo de 2017
^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000001986 – Ensembl , mayo de 2017
^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
^ "Referencia PubMed de ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU . .
^ McNamara JO, Eubanks JH, McPherson JD, Wasmuth JJ, Evans GA, Heinemann SF (julio de 1992). "Localización cromosómica de los genes del receptor de glutamato humano". J Neurosci . 12 (7): 2555–62. doi :10.1523/JNEUROSCI.12-07-02555.1992. PMC 6575855 . PMID 1319477.
^ Gecz J, Barnett S, Liu J, Hollway G, Donnelly A, Eyre H, Eshkevari HS, Baltazar R, Grunn A, Nagaraja R, Gilliam C, Peltonen L, Sutherland GR , Baron M, Mulley JC (marzo de 2000). "Caracterización del gen de la subunidad 3 del receptor de glutamato humano (GRIA3), un candidato para el trastorno bipolar y el retraso mental no específico ligado al cromosoma X". Genomics . 62 (3): 356–68. doi :10.1006/geno.1999.6032. PMID 10644433.
^ ab "Gen Entrez: receptor de glutamato GRIA3, ionotrófico, AMPA 3".
^ ab Hirbec, Hélène; Perestenko Olga; Nishimune Atsushi; Meyer Guido; Nakanishi Shigetada; Henley Jeremy M; Dev Kumlesh K (mayo de 2002). "Las proteínas PDZ PICK1, GRIP y sintenina se unen a múltiples subtipos de receptores de glutamato. Análisis de los motivos de unión de PDZ". J. Biol. Chem . 277 (18): 15221–4. doi : 10.1074/jbc.C200112200 . hdl : 2262/89271 . ISSN 0021-9258. PMID 11891216.
^ Bass BL (2002). "Edición de ARN por adenosina deaminasas que actúan sobre el ARN". Annu. Rev. Biochem . 71 : 817–46. doi :10.1146/annurev.biochem.71.110601.135501. PMC 1823043. PMID 12045112 .
^ Seeburg PH, Single F, Kuner T, Higuchi M, Sprengel R (julio de 2001). "Manipulación genética de determinantes clave del flujo iónico en los canales del receptor de glutamato en el ratón". Brain Res . 907 (1–2): 233–43. doi :10.1016/S0006-8993(01)02445-3. PMID 11430906. S2CID 11969068.
^ Bhalla T, Rosenthal JJ, Holmgren M, Reenan R (octubre de 2004). "Control de la inactivación del canal de potasio humano mediante la edición de una pequeña horquilla de ARNm". Nat. Struct. Mol. Biol . 11 (10): 950–6. doi :10.1038/nsmb825. PMID 15361858. S2CID 34081059.
^ abcdef Lomeli H, Mosbacher J, Melcher T, Höger T, Geiger JR, Kuner T, Monyer H, Higuchi M, Bach A, Seeburg PH (diciembre de 1994). "Control de las propiedades cinéticas de los canales del receptor AMPA mediante edición nuclear del ARN". Science . 266 (5191): 1709–13. Bibcode :1994Sci...266.1709L. doi :10.1126/science.7992055. PMID 7992055.
^ Seeburg PH, Higuchi M, Sprengel R (mayo de 1998). "Edición de ARN de los canales del receptor de glutamato cerebral: mecanismo y fisiología". Brain Res. Brain Res. Rev. 26 ( 2–3): 217–29. doi :10.1016/S0165-0173(97)00062-3. PMID 9651532. S2CID 12147763.
^ Herb A, Higuchi M, Sprengel R, Seeburg PH (marzo de 1996). "La edición del sitio Q/R en los pre-ARNm de los receptores de kainato GluR5 y GluR6 requiere secuencias intrónicas distantes". Proc. Natl. Sci. USA . 93 (5): 1875–80. Bibcode :1996PNAS...93.1875H. doi : 10.1073/pnas.93.5.1875 . PMC 39875 . PMID 8700852.
Lectura adicional
Hollmann M, Hartley M, Heinemann S (1991). "La permeabilidad al Ca2+ de los canales del receptor de glutamato dependientes de KA-AMPA depende de la composición de las subunidades". Science . 252 (5007): 851–3. Bibcode :1991Sci...252..851H. doi :10.1126/science.1709304. PMID 1709304. S2CID 27103108.
Rampersad V, Elliott CE, Nutt SL, et al. (1994). "Isoformas flip y flop del receptor de glutamato humano hGluR3: clonación y secuenciación de los ADNc y la estructura primaria de las proteínas". Biochim. Biophys. Acta . 1219 (2): 563–6. doi :10.1016/0167-4781(94)90090-6. PMID 7918660.
Rogers SW, Andrews PI, Gahring LC, et al. (1994). "Autoanticuerpos contra el receptor de glutamato GluR3 en la encefalitis de Rasmussen". Science . 265 (5172): 648–51. Bibcode :1994Sci...265..648R. doi :10.1126/science.8036512. PMID 8036512.
Tomiyama M, Rodriguez-Puertas R, Cortés R, et al. (1997). "Distribución regional diferencial de los ARN mensajeros de las subunidades del receptor AMPA en la médula espinal humana, tal como se visualiza mediante hibridación in situ". Neurociencia . 75 (3): 901–15. doi :10.1016/0306-4522(96)00321-1. hdl : 10261/112658 . PMID 8951883. S2CID 20271430.
Osten P, Srivastava S, Inman GJ, et al. (1998). "El extremo C del receptor AMPA GluR2 puede mediar una interacción reversible dependiente de ATP con NSF y SNAP alfa y beta". Neuron . 21 (1): 99–110. doi : 10.1016/S0896-6273(00)80518-8 . PMID 9697855.
Srivastava S, Osten P, Vilim FS, et al. (1998). "Nuevo anclaje de GluR2/3 a la densidad postsináptica por la proteína de unión al receptor AMPA ABP". Neuron . 21 (3): 581–91. doi : 10.1016/S0896-6273(00)80568-1 . PMID 9768844.
Hayashi T, Umemori H, Mishina M, Yamamoto T (1999). "El receptor AMPA interactúa con la proteína tirosina quinasa Lyn y envía señales a través de ella". Nature . 397 (6714): 72–6. Bibcode :1999Natur.397...72H. doi :10.1038/16269. PMID 9892356. S2CID 4327273.
Amir R, Dahle EJ, Toriolo D, Zoghbi HY (2000). "Análisis de genes candidatos en el síndrome de Rett y la identificación de 21 SNP en Xq". Am. J. Med. Genet . 90 (1): 69–71. doi :10.1002/(SICI)1096-8628(20000103)90:1<69::AID-AJMG12>3.0.CO;2-W. PMID 10602120.
Aruscavage PJ, Bass BL (2000). "Un análisis filogenético revela una conservación de secuencia inusual dentro de los intrones involucrados en la edición de ARN". ARN . 6 (2): 257–69. doi :10.1017/S1355838200991921. PMC 1369911 . PMID 10688364.
Gahring L, Carlson NG, Meyer EL, Rogers SW (2001). "La proteólisis de un receptor de glutamato neuronal por la granzima B genera un autoantígeno y se modula mediante glicosilación". J. Immunol . 166 (3): 1433–8. doi : 10.4049/jimmunol.166.3.1433 . PMID 11160179.
Liu QJ, Gong YQ, Chen BX, et al. (2001). "[Análisis de ligamiento y detección de mutaciones de GRIA3 en el síndrome de Smith--Fineman--Myers]". Yi Chuan Xue Bao . 28 (11): 985–90. PMID 11725645.
Hirbec H, Perestenko O, Nishimune A, et al. (2002). "Las proteínas PDZ PICK1, GRIP y sintenina se unen a múltiples subtipos de receptores de glutamato. Análisis de los motivos de unión de PDZ". J. Biol. Chem . 277 (18): 15221–4. doi : 10.1074/jbc.C200112200 . hdl : 2262/89271 . PMID 11891216.
Wyszynski M, Kim E, Dunah AW, et al. (2002). "La interacción entre GRIP y liprin-alpha/SYD2 es necesaria para la focalización del receptor AMPA". Neuron . 34 (1): 39–52. doi : 10.1016/S0896-6273(02)00640-2 . PMID 11931740.
Tomiyama M, Rodríguez-Puertas R, Cortés R, et al. (2002). "Variantes de empalme flip y flop de las subunidades del receptor AMPA en la médula espinal de la esclerosis lateral amiotrófica". Synapse . 45 (4): 245–9. CiteSeerX 10.1.1.575.9300 . doi :10.1002/syn.10098. PMID 12125045. S2CID 28604714.
Strausberg RL, Feingold EA, Grouse LH, et al. (2003). "Generación y análisis inicial de más de 15.000 secuencias completas de ADNc humano y de ratón". Proc. Natl. Sci. EE. UU . . 99 (26): 16899–903. Bibcode :2002PNAS...9916899M. doi : 10.1073/pnas.242603899 . PMC 139241 . PMID 12477932.
Ganor Y, Besser M, Ben-Zakay N, et al. (2003). "Las células T humanas expresan un receptor de glutamato ionotrópico funcional GluR3, y el glutamato por sí mismo desencadena la adhesión mediada por integrinas a la laminina y la fibronectina y la migración quimiotáctica". J. Immunol . 170 (8): 4362–72. doi : 10.4049/jimmunol.170.8.4362 . PMID 12682273.
Flajolet M, Rakhilin S, Wang H, et al. (2004). "La proteína fosfatasa 2C se une selectivamente al receptor metabotrópico de glutamato 3 y lo desfosforila". Proc. Natl. Sci. USA . 100 (26): 16006–11. Bibcode :2003PNAS..10016006F. doi : 10.1073/pnas.2136600100 . PMC 307683 . PMID 14663150.
Kolleker A, Zhu JJ, Schupp BJ, et al. (2004). "Plasticidad glutamatérgica mediante la administración sináptica de receptores AMPA que contienen GluR-B(long)". Neuron . 40 (6): 1199–212. doi : 10.1016/S0896-6273(03)00722-0 . PMID 14687553.