RECEPTORES DE VIP

5.5.1. ESTRUCTURA Y LOCALIZACIÓN DE LOS RECEPTORES DE VIP

Tras el éxito del aislamiento de VIP por parte de Said y Mutt, comenzaron los estudios para la caracterización de sus receptores. Pronto se descubrió su presencia en una gran variedad de células y tejidos, tales como: células del hígado y adipocitos (Bataille et al. 1974), páncreas exocrino (Christophe et al. 1976), células cancerígenas humanas (Laburthe et al. 1978) y, por supuesto, epitelio intestinal (Prieto et al. 1979). Unos años más tarde, en 1989, el aislamiento de los péptidos PACAP27 y PACAP38 permitió observar la elevada homología estructural entre ambos sugiriendo que los receptores de VIP podrían igualmente unir PACAP (Miyata et al. 1989).

A partir de este momento, sucesivos estudios han demostrado que VIP y PACAP ejercen sus numerosas actividades biológicas a través de su unión a tres receptores denominados por la IUPHAR (International Union of Basic and Clinical Pharmacology) como VPAC1, VPAC2 y

PAC1 (Harmar et al. 2012). Se trata de receptores pertenecientes a la familia B (o clase II)

de receptores acoplados a proteínas G (GPCRs) que, incluyen junto a los de VIP y de otros péptidos de su familia, receptores para la calcitonina, la hormona paratiroidea (PTH) y el factor liberador de corticotropina (CRF) (Laburthe et al. 2007).

Los receptores GPCR de clase II presentan las siguientes características estructurales comunes (Fig. 24) (Laburthe et al. 2007, Couvineau y Laburthe 2012a):

 Siete dominios transmembrana (TM1-7) conectados entre sí mediante tres bucles extracelulares (EC1-3) y tres intracelulares (IC1-3), encargados de la interacción con la proteína G.

 Un largo dominio N-terminal extracelular implicado en la unión al ligando. Dicho dominio a su vez se caracteriza por la presencia de:

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o Seis residuos de cisteína altamente conservados que contribuyen al mantenimiento de la conformación del receptor estableciendo puentes disulfuro. o Un péptido señal hidrofóbico implicado en la inserción del receptor a la membrana plasmática.

o Varios sitios de glicosilación conservados implicados en el tráfico del receptor.

 Ausencia de motivos arquetípicos de los GPCRs de clase A.

 Compleja organización genética (presencia de varios intrones).

Clásicamente la localización celular de los GPCRs se circunscribía a la membrana citoplásmica, sin embargo, su presencia a nivel

intranuclear ha sido ya constatada (Gobeil et al. 2006). Así, por ejemplo, se ha localizado el

receptor VPAC1 en el núcleo de células humanas de cáncer de mama (Valdehita et al. 2010).

5.5.2. REGULACIÓN DE LOS RECEPTORES DE VIP

Los receptores VPAC1 y VPAC2 pueden homo/heterodimerizar entre sí, así como con otros receptores de secretina (Harikumar et al. 2006), si bien la relación entre esa oligomerización y la funcionalidad biológica de los receptores continúa siendo conjetural. Por otra parte, VPAC1 tiene la capacidad de interaccionar con proteínas modificadoras de la actividad del receptor o RAMPs (receptor activity-modifying proteins), particularmente con RAMP2. Dicha interacción, si bien no afecta a la afinidad por el ligando, desencadena una vía de señalización diferente a la principal de VPAC1 (Christopoulos et al. 2003, Wootten et al. 2013).

Entre los mecanismos de regulación de los receptores de VIP nos encontramos con la

desensibilización homóloga por fosforilación a través de las GRKs (cinasas de los GPCRs)

o la desensibilización heteróloga mediada por PKC (proteína cinasa C) o PKA (proteína cinasa A) y la internalización mediada por arrestinas (Shetzline et al. 2002, Mahavadi et al. 2013). La fosforilación del receptor provoca la unión de las arrestinas citosólicas que bloquean la capacidad del GPCR para interaccionar con la proteína G conduciendo a su desensibilización y endocitosis mediada por clatrina (Moore et al. 2007).

Figura 24. Estructura del receptor acoplado

a proteína G (GPCR). EC: dominio extracelular;

IC: dominio intracelular; TM: segmento transmembrana.

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Además, a nivel transcripcional se producen modificaciones mediadas por diversas moléculas como hormonas y citocinas. Tal es el caso de la regulación de VPAC1 por glucocorticoides y estradiol (Pei 1996, Madsen et al. 2001) o la de VPAC2 por IL-4 (Metwali et al. 2000). Así mismo se ha descrito la modulación de la expresión de VPAC1 por mecanismos mediados por microRNAs (Paladini et al. 2014).

Finalmente, algunos GPCRs como PAC1 pueden experimentar fenómenos de procesamiento postraduccional o splicing alternativo. Así se hace posible la aparición de variantes que presenten modificaciones en el dominio N-terminal o los bucles extracelulares, alterando la capacidad de unión del ligando; así como de cambios en el dominio C-terminal y los bucles intracelulares, pudiendo afectar a la señalización del receptor (Harmar et al. 2012).

5.5.3. EL RECEPTOR VPAC1

El receptor para VIP y PACAP tipo I (VPAC1), también denominado VIP1 o VIPR1, fue aislado por primera vez en 1992 a partir de tejido pulmonar de rata (Ishihara et al. 1992). En humanos el gen que codifica este receptor se encuentra en el cromosoma 3 y presenta 16 exones que codifican una proteína de 457 aa cuya estructura tridimensional se caracteriza por el ectodominio N-terminal (N-ted), crucial para la unión del péptido agonista (Fig. 25) (Laburthe et al. 2007).

VPAC1 une con afinidad similar VIP y PACAP y,

además, es capaz de reconocer a otros péptidos estructuralmente relacionados siendo el orden de afinidad, en células humanas, el siguiente (Dickson et al. 2006):

VIP = PACAP27 = PACAP38 = PHM > Secretina

Se han propuesto dos modelos diferentes para explicar la activación de VPAC1. Por un lado el modelo de “los dos dominios”, que postula que el agonista interacciona con dos regiones distintas del receptor: con el dominio N-ted y con un segundo dominio de unión, aún por caracterizar, que podría estar formado por los bucles extracelulares y la parte superior de algunas hélices transmembrana (Laburthe et al. 2002). Por otro lado, se ha propuesto que la activación de VPAC1 podría ocurrir como consecuencia de que la unión del ligando dejase al descubierto un “epítopo oculto en el dominio N-ted” y que dicho epítopo actuase como

Figura 25. Modelo estructural de VPAC1

unido a VIP. En azul se muestra la cadena

principal del receptor, en amarillo las láminas β, en negro los puentes disulfuro, en rosa los

anillos aromáticos y en verde el péptido (Imagen de Laburthe et al., 2007).

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el verdadero agonista que activa al receptor a través de la interacción con el núcleo heptahelical del mismo (Dong et al. 2006).

En lo relativo a su distribución, se encuentra ampliamente representado en el SNC, con elevada expresión en córtex cerebral e hipocampo (Ishihara et al. 1992, Usdin et al. 1994) e igualmente se ha descrito su presencia en múltiples localizaciones periféricas tales como corazón, pulmón, hígado, intestino grueso y delgado (Ishihara et al. 1992), tiroides (Toccafondi et al. 1984) linfocitos (Delgado et al. 1996a, Lara-Marquez et al. 2001), timocitos (Delgado et al. 1996b) y útero (Bajo et al. 2000), entre otros. Además, se ha constatado su expresión en macrófagos (Delgado y Ganea 2000, Gomariz et al. 2006),

sinoviocitos fibroblásticos tanto en AR como en OA (Juarranz et al. 2008), osteoblastos y

osteoclastos (Lundberg et al. 2000, Lerner y Persson 2008).

5.5.4. EL RECEPTOR VPAC2

El receptor para VIP y PACAP tipo II (VPAC2), también denominado VIP2 o VIPR2, fue clonado en 1993 a partir de pituitaria de rata (Fig. 26) (Lutz et al. 1993). Este receptor está codificado por un gen localizado en el