Consecuencias funcionales de la evolución adaptativa del receptor nicotínico alfa 9 alfa 10

• Autores: Lipovsek, María Marcela
• Año de publicación: 2011
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Elgoyhen, Ana Belén
• Materia: CHRNA9; CHRNA10; RECEPTORES NICOTINICOS; PERMEABILIDAD; CALCIO; EVOLUCION ADAPTATIVA; CHRNA9; CHRNA10; NICOTINIC RECEPTORS; PERMEABILITY; CALCIUM; ADAPTIVE EVOLUTION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El receptor nicotínico de acetilcolina (nAChR) α9α10 media la inhibición eferente de las células ciliadas del oído interno en vertebrados. La inhibición es el resultado de la entrada de Ca2+ a través del nAChR, que activa una corriente de K+ dependiente de Ca2+. El análisis de secuencias utilizando modelos de máxima probabilidad basados en codones mostró evidencias de selección positiva en el gen CHRNA10, codificante para la subunidad α10, en el linaje de mamíferos (Franchini y Elgoyhen, 2006). Proponemos que, como resultado de sustituciones no-sinónimas, los receptores α9α10 de mamíferos y no-mamíferos presentarían propiedades funcionales diferentes. Para poner a prueba esta hipótesis, estudiamos receptores recombinantes α9α10 de un mamífero (Rattus novergicus), un ave (Gallus gallus) y un anfibio (Xenopus tropicalis) expresados en oocitos de Xenopus laevis. Encontramos que los cambios ocurridos a lo largo de la evolución alteraron dramáticamente las propiedades de los receptores. A diferencia de la subunidad de rata, la subunidad α10 de pollo fue capaz de conformar receptores funcionales. Sorprendentemente, la permeabilidad al calcio del receptor α9α10 de pollo resultó significativamente menor que la del receptor de rata. Además, cambios en la subunidad α9 (y no la α10) resultaron responsables de las diferencias descriptas en la permeabilidad al Ca2+. El análisis de secuencias de los genes codificantes para todas las subunidades nicotínicas mostró que únicamente la subunidad α10 se encuentra bajo selección positiva en el linaje de mamíferos. Los resultados presentados demuestran una historia evolutiva diferente para los receptores α9α10 de mamíferos y no-mamíferos, con consecuencias funcionales de notable importancia para el funcionamiento del sistema eferente olivococlear.
The α9α10 nicotinic acetylcholine receptor (nAChR) mediates efferent inhibition of cochlear hair cells in vertebrates. This inhibition results from a Ca2+-dependent K+ current activated by Ca2+ entry through α9α10 nAChRs. Sequence analysis using codonbased maximum likelihood models showed evidence of positive selection in the CHRNA10 gene within the mammalian lineage (Franchini and Elgoyhen, 2006). We propose that, as a result of non-synonymous substitutions, mammalian and nonmammalian α9α10 nAChRs should present differential functional properties. To test this hypothesis, we studied recombinant mammalian (Rattus novergicus), avian (Gallus gallus) and amphibian (Xenopus tropicalis) α9α10 nAChRs expressed in Xenopus laevis oocytes. We found that these evolution-driven modifications dramatically changed the receptor’s properties. Unlike rat, chicken α10 subunits formed a functional receptor. Strikingly, the Ca2+ permeability of the avian α9α10 nAChR was substantially lower than that of its mammalian counterpart. Moreover, changes in the α9 subunit (and not α10) were responsible for the encountered differences in Ca2+ permeability. Sequence analysis of the genes coding for all the nAChR subunits showed that only the α10 subunit was under positive selection within the mammalian lineage. These results indicate a different evolutionary history of mammalian versus non-mammalian α9α10 nAChRs, with important functional implications for the operation of the efferent system in each species.
Fil: Lipovsek, María Marcela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.