Canales Iónicos activados por neurotransmisores: Desde el mecanismo molecular de funcionamiento a la generación de organismos modelos para el estudio de patologías

BOUZAT, C.

Conferencia; LVI Reunión Anual Sociedad Argentina de Investigación Clínica (SAIC), Reunión Anual Sociedad Argentina de Fisiología (SAFIS), II Congreso Nacional Asociación Argentina de Ciencia y Tecnología de Animales de Laboratorio (AACYTAL); 2011

La transmisión rápida de información en sistema nervioso es mediada por receptores sinápticosque actúan como canales iónicos activados por neurotransmisores. Entre ellos se encuentran losreceptores de la familia Cys-loop, que incluye a receptores nicotínicos (AChRs), de serotonina 5-HT3, de GABA y glicina. Por sus roles claves, estos receptores son blancos de fármacos y su malfuncionamiento se asocia a desórdenes neurológicos. La función esencial de todos ellos esconvertir la señal química dada por el neurotransmisor en una señal eléctrica dada por el pasajede iones a través del canal iónico. El mecanismo molecular de este proceso no se conoce pero sesabe que su alteración desencadena procesos patológicos. Para contribuir a entender elmecanismo de activación, construimos receptores quiméricos y mutantes, los expresamos encélulas, y realizamos registros electrofisiológicos de canal unitario y de corrientes macroscópicas.Determinamos que receptores homopentaméricos, tales como el AChR neuronal 7, pueden seractivados por la unión del neurotransmisor a uno solo de los cinco sitios disponibles, pero serequiere la ocupación de tres sitios para lograr la máxima estabilidad del canal abierto.Demostramos que la interfase entre el dominio extracelular y el transmembrana, a la quellamamos región de acoplamiento, forma una red de residuos interdependientes que permite laconexión funcional entre el sitio de neurotransmisor y la compuerta del canal iónico, y determinaademas la duración y velocidad de desensibilización del receptor. Así, esta región gobierna elinicio, la duración y el período refractario de la transmisión sináptica mediada por receptores Cysloop. C. elegans es un buen modelo para el estudio de transmisión sináptica y es además modelode nematodos parasíticos. En particular, posee una gran variedad de AChRs, algunos de los cualespresentan alta homología con AChRs neuronales humanos y otros con AChRs de parásitos, deinterés clínico por ser blancos de fármacos antihelmínticos. Describimos por primera vez laactivación a nivel de canal único del AChR muscular sensible a levamisol de C. elegans (L-AChR) ydemostramos que en el músculo del estado larval este receptor está formado por cincosubunidades diferentes. Además, caracterizamos una cepa conteniendo una mutación en una dedichas subunidades que imita a la reportada en el AChR muscular de un paciente con un síndromemiasténico congénito asociado a pérdida de función. Demostramos que las alteracionesfuncionales del L-AChR mutante son semejantes a las observadas en el síndrome miasténico. Masaún, el fenotipo es parcialmente revertido por inhibidores de acetilcolinesterasa, drogas quesirven para incrementar la actividad del AChR muscular en pacientes. Revelamos así que C. eleganses un modelo válido para el estudio de cambios subyacentes a enfermedades musculareshumanas, en particular síndromes miasténicos congénitos, y para el testeo de drogas.