Identification of residues in the M1 domain of the nicotinic receptor that contribute to channel gating

CORRADI, J.; G. SPITZMAUL,; CECILIA BEATRIZ BOUZAT

San Carlos de Bariloche

Congreso; XXXIX Reunión Anual de la Sociedad Argentina de Investigación Bioquímica y Biología Molecular y XXXII Reuni¾n Anual de la Sociedad Argentina de Biofisica - Bariloche Protein SymposiumÓ; 2003

El receptor nicotínico (AChR) muscular es un pentámero con una composición a2bed. Cada subunidad posee un dominio N-terminal, cuatro segmentos transmembranales (M1-M4), y un dominio C-terminal. Nuestro objetivo fue identificar residuos del segmento M1 que participan en la activación del AChR. Para ello combinamos mutagénesis dirigida y construcción de subunidades quiméricas con registros de patch-clamp. Demostramos que la posición 15´ afecta significativamente la cinética de activación. Para las subunidades alfa, e y d hay una relación inversa entre la eficacia de activación del canal y el volumen del residuo sustituyente en 15´, en cambio para b no existe correlación entre la eficacia de activación y las propiedad fisicoquímicas del residuo. Según la estructura atómica la posición F15´de la subunidad alfa interaccionaría con el residuo L11´ en M2.   Para determinar como esta interacción modifica la cinética intercambiamos los aminoácidos entre ambas posiciones. La probabilidad de apertura aumentó dos veces en M1 F15´L, disminuyó 6 veces en  M2L11´F y 1.8 veces en la doble mutante. Esta reversión del efecto observado sugiere que la interacción entre ambas posiciones es más importante que las propiedades de los aminoácidos individuales que las ocupan. También construimos un AChR muscular quimérico reemplazando el segmento M1 de la subunidad alfa por el de alfa7. Este AChR mostró aperturas 10 veces más largas que el control y una menor constante de disociación del agonista. Para identificar los residuos implicados en dichos cambios realizamos quimeras parciales, y observamos que las posiciones 6?, 8? y 9? son las responsables de los principales cambios cinéticos.   Nuestros resultados revelan que el segmento M1 tiene un rol funcional, que las posiciones 6´, 8´, 9´ y 15´ contribuyen a la activación del canal, y que las bases estructurales de la contribución de la posición 15´no se conservan entre subunidades.