Estudio del efecto de dos modos de activación del receptor de melanocortinas tipo 4 sobre los canales de calcio operados por voltaje y su impacto sobre la actividad neuronal

Abstract

Los canales de calcio operados por voltaje (CaV) se localizan a lo largo de toda la estructura de una neurona regulando la liberación de neurotransmisores, la expresión génica y el potencial de membrana, entre otras funciones. La actividad de los CaV es modulada por el voltaje, por la concentración del ion Ca+2 y por distintas proteínas, entre las que se destacan los receptores acoplados a proteína G (GPCR). En este trabajo de tesis estudiamos cómo un GPCR, el receptor de melanocortinas tipo 4 (MC4R), modula la actividad de distintos subtipos de CaV, y los posibles efectos en el control de la actividad neuronal. El MC4R se expresa en distintos núcleos del cerebro y cuando se activa por agonistas disminuye la ingesta de alimento, entre otras funciones, aunque los mecanismos moleculares que median su acción anorexigénica son aún desconocidos. El MC4R, presenta una característica peculiar conocida para algunos GPCRs: se encuentra activo en forma constitutiva aun en ausencia de sus agonistas. Pero una propiedad distintiva, conocida hasta el momento sólo para el sistema de melanocortinas, es que presenta un agonista inverso endógeno, la proteína relacionada a agouti (AgRP), que controla su actividad constitutiva. Además, AgRP funciona como antagonista del MC4R. Al estudiar el efecto de la actividad del MC4R sobre distintos subtipos de CaV, nosotros encontramos que la activación del MC4R evocada por agonista inhibe la ICa de los CaV2.2 en un sistema de expresión heteróloga y en neuronas de amígdala en cultivo. Esta inhibición señaliza a través de Gs y es independiente del voltaje. Encontramos que, a consecuencia de la inhibición de los CaV2.2 por la activación del MC4R, disminuye la liberación de GABA en neuronas de la amígdala en cultivo y podría ser relevante en circuitos GABAérgicos de la amígdala controlando el tono inhibitorio en la amígdala central. En contraste, observamos que la actividad constitutiva del MC4R inhibe las ICa de los CaV1.2, CaV1.3 y CaV2.1 en un sistema de expresión heteróloga y en neuronas de amígdala en cultivo. Esta inhibición es ocluida por AgRP a largo plazo, depende de la cantidad de MC4R expresado, señaliza por la proteína Gi/o y depende de la fosforilación de la proteína ERK1/2. Estudios preliminares indican que la inhibición de los CaV1.2/CaV1.3 podría disminuir la activación de la expresión génica de neuronas en cultivo, mientras que la inhibición de los CaV2.1 disminuiría la cantidad de este CaV en las sinapsis de neuronas en cultivos primarios de amígdala. La inhibición diferencial de los distintos subtipos de CaV por los dos modos de activación del MC4R contribuye a la regulación precisa de la actividad neuronal.