Receptor de melanocortina 1


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El receptor de melanocortina 1 ( MC1R ), también conocido como receptor de hormona estimulante de melanocitos ( MSHR ), receptor de péptido activador de melanina o receptor de melanotropina , es un receptor acoplado a proteína G que se une a una clase de hormonas peptídicas hipofisarias conocidas como melanocortinas , que incluyen la hormona adrenocorticotrópica (ACTH) y las diferentes formas de hormona estimulante de los melanocitos (MSH). Se acopla a G αs y regula al alza los niveles de AMPc activando la adenilil ciclasa.[5] en células que expresan este receptor. Normalmente se expresa en piel y melanocitos , y en menor grado en materia gris periacueductal , astrocitos y leucocitos . [6] En el cáncer de piel , el MC1R se expresa en gran medida en los melanomas, pero no en los carcinomas . [7]

MC1R es una de las proteínas clave involucradas en la regulación del color de la piel y el cabello de los mamíferos . Se encuentra en la membrana plasmática de células especializadas conocidas como melanocitos , que producen el pigmento melanina a través del proceso de melanogénesis . Funciona controlando el tipo de melanina que se produce, y su activación hace que el melanocito cambie de generar la feomelanina amarilla o roja por defecto a la eumelanina marrón o negra en reemplazo.

También se ha informado que MC1R está involucrado en el cáncer (independientemente de la coloración de la piel), procesos de desarrollo y susceptibilidad a infecciones y dolor. [8]

Funciones

Coloración en mamíferos

La proteína MC1R se encuentra dentro de la membrana celular y es señalada por la hormona estimulante de los melanocitos (MSH) liberada por la glándula pituitaria . [9] Cuando se activa por una de las variantes de MSH, típicamente α-MSH, MC1R inicia una cascada de señalización compleja que conduce a la producción del pigmento eumelanina marrón o negro. Por el contrario, el receptor también puede ser antagonizado por el péptido de señalización agutí (ASIP), que hace que la célula vuelva a producir la feomelanina amarilla o roja.

La naturaleza pulsátil de la señalización de ASIP a través de MC1R produce el patrón de bandas de agutí amarillo y negro característico que se observa en la mayoría de los cabellos de los mamíferos. En algunas especies, la señalización ASIP no es de naturaleza pulsativa, sino que se limita a determinadas regiones. Esto es especialmente notorio en los caballos, donde un caballo bayo tiene patas, crin y cola negras, pero un cuerpo rojizo. Una excepción notable a esto es el cabello humano, que no tiene bandas ni está coloreado, por lo que se cree que está regulado exclusivamente por la señalización de α-MSH a través de MC1R.

En los Estados Unidos, aproximadamente el 25% de la población porta el receptor de melanocortina 1 mutado que causa el pelo rojo. Con una de cada cuatro personas como portadora, la probabilidad de que dos personas tengan un hijo pelirrojo es de aproximadamente el 2% (una de cada 64). [10] La prevalencia del cabello rojo varía considerablemente en todo el mundo. Las personas con pecas y sin cabello rojo tienen un 85% de posibilidades de portar el gen MC1R que está conectado al cabello rojo. Las personas sin pecas y sin cabello rojo tienen un 18% de posibilidades de portar el gen MC1R vinculado al cabello rojo. [11] Se han identificado ocho genes en humanos que controlan si el gen MC1R está activado y la persona tiene el pelo rojo. [12]

Dolor en mamíferos

En los ratones de color amarillo-naranja mutante y redheads humanos, tanto con MC1R no funcional, ambos genotipos mostrar sensibilidad reducida a los estímulos nocivos y el aumento de la capacidad de respuesta analgésica a la morfina -metabolite analgésicos . [13] Estas observaciones sugieren un papel del MC1R de los mamíferos fuera de la célula pigmentaria, aunque se desconoce el mecanismo exacto a través del cual la proteína puede modular la sensación de dolor.

En ciertos antecedentes genéticos en ratones, se ha informado que los animales que carecen de MC1R tenían una mayor tolerancia a la capsaicina actuando a través del receptor TRPV1 y una menor respuesta al dolor inflamatorio inducido químicamente. [14]

Se ha informado que los seres humanos con mutaciones MC1R necesitan aproximadamente un 20% más de anestésico inhalatorio que los controles. [15] Se informó que la lidocaína es mucho menos eficaz para reducir el dolor en otro estudio de seres humanos con mutaciones MC1R [16]

Modelo de receptores de melanocortina y eritropoyesis

Algunos roles en el desarrollo

Dado que se sabe que los receptores acoplados a proteína G activan la transducción de señales en las células, no debería sorprender que MC1R esté involucrado en el desarrollo. Como un ejemplo a nivel celular, la prevención de la señalización por MC1R impidió que la eritropoyesis pasara de la etapa de células policromáticas (poli-E en la figura) a la etapa de células ortocromáticas (orto-E en el diagrama). [17] El mismo informe mostró que los anticuerpos neutralizantes de MC1R impedían la fosforilación de STAT5 por la eritropoyetina , y que MC2R y MC5R también estaban involucrados, como se muestra en su modelo.

Deficiencia de MC1R y osteoartritis

Un ejemplo a nivel de tejido mostró la participación de MC1R en el desarrollo normal y patológico del cartílago articular en la rodilla del ratón . [18] En este estudio, los autores compararon ratones normales con ratones que carecían por completo de MC1R. Incluso sin la inducción experimental de osteoartritis, los ratones sin MC1R tenían menos cartílago articular (como lo muestra la tinción roja en la imagen). Después de la inducción experimental de osteoartritis, el defecto causado por MC1R fue más pronunciado.

MC1R e infección / inflamación

Se investigó la participación de MC1R en un modelo de rata de vaginitis por Candida albicans . [19] Estos autores sugieren que MC1R es importante en los procesos antifúngicos y antiinflamatorios, en parte porque la eliminación del ARNip de MC1R previno casi por completo las respuestas.

Las infecciones nosocomiales son de importancia variable. Uno de los más importantes es la sepsis complicada , que se definió como sepsis con disfunción orgánica. Se informó que una variante de MC1R (MC1RR163Q, rs885479) estaba asociada con un menor riesgo de desarrollar sepsis complicada durante la hospitalización después de un trauma. [20] Por lo tanto, si se confirma la asociación, la selección de MC1R puede convertirse en una opción terapéutica para prevenir la sepsis grave.

Papel en el cáncer independientemente del color de la piel

La señalización de MC1R estimula las vías de reparación de ADN y antioxidantes , como se revisó. [21] [22] Hay polimorfismos de un solo nucleótido en MC1R que se relacionan con la predisposición al cáncer de piel no melanoma. [23] Se ha informado que las variantes de MC1R, incluso en heterocigotos e independientes de sus efectos sobre la pigmentación, son factores de riesgo para el carcinoma de células basales y el carcinoma de células escamosas [24] Una revisión ha analizado el papel de algunas variantes de MC1R en el melanoma y carcinomas de células basales y escamosas independientes de la producción de pigmento. [22]

Papel en la patología renal

La glomerulonefritis membranosa es una enfermedad humana grave que puede tratarse con ACTH , que es un agonista conocido de MC1R . En un modelo de nefritis en ratas se encontró que el tratamiento con un agonista diferente de MC1R mejoró aspectos de la morfología renal y redujo la proteinuria , [25] [26] lo que puede ayudar a explicar el beneficio de la ACTH en humanos.

Ligandos

Agonistas

  • α-MSH : agonista total de péptidos no selectivos
  • β-MSH : agonista total de péptidos no selectivos
  • γ-MSH : agonista total de péptidos no selectivos
  • ACTH : agonista total de péptidos no selectivos
  • Afamelanotida : agonista total de péptidos no selectivos
  • BMS-470,539 - agonista completo selectivo de molécula pequeña
  • Bremelanotida : agonista total de péptidos no selectivos
  • Melanotan II : agonista total de péptidos no selectivos
  • Modimelanotida : agonista total de péptidos no selectivos
  • Setmelanotide - agonista total de péptidos no selectivos

Antagonistas

  • Péptido de señalización Agouti - antagonista de péptido no selectivo

En otros organismos

El pez cebra MC1R media la respuesta de los cromatóforos de los peces a la exposición a ambientes oscuros (arriba), en comparación con la luz (abajo), ambientes.

MC1R tiene una función ligeramente diferente en animales de sangre fría como peces, anfibios y reptiles. Aquí, la activación de α-MSH de MC1R da como resultado la dispersión de melanosomas llenos de eumelanina por todo el interior de las células pigmentarias (llamadas melanóforos ). Esto le da a la piel del animal un tono más oscuro y, a menudo, ocurre en respuesta a cambios en el estado de ánimo o el entorno. Tal cambio de color fisiológico implica a MC1R como un mediador clave de la coloración críptica adaptativa . El papel de la unión de ASIP a MC1R en la regulación de esta adaptación no está claro; Sin embargo, en los peces teleósteos al menos, el antagonismo funcional lo proporciona la hormona concentradora de melanina.. Esto indica a través de su receptor que agreguen los melanosomas hacia un área pequeña en el centro del melanóforo, lo que hace que el animal tenga una apariencia general más clara. [27] Los cefalópodos generan un efecto pigmentario similar, aunque más dramático, utilizando los músculos para estirar y relajar rápidamente sus cromatóforos pigmentados . MC1R no parece jugar un papel en los rápidos y espectaculares cambios de color observados en estos invertebrados .

Genética de la pigmentación

La expresión del gen MC1R está regulada por el factor de transcripción asociado a microftalmia (MITF). [28] [29] Las mutaciones del gen MC1R pueden crear un receptor que envía señales constantemente, incluso cuando no se estimula, o pueden reducir la actividad del receptor. Los alelos para MC1R constitutivamente activo se heredan de manera dominante y dan como resultado un color de pelaje negro, mientras que los alelos para MC1R disfuncional son recesivos y dan como resultado un color de pelaje claro. [30] Variantes de MC1Rasociados con colores de pelaje negro, rojo / amarillo y blanco / crema en numerosas especies animales , que incluyen:

  • Ratones de laboratorio [31]
  • Perros [32] [33]
  • Grandes felinos [34]
  • Caballos [35]
  • Bovinos [36]
  • Pollos [37]
  • Bananaquit [38]
  • Halcón gerifalte [39]
  • Osos Kermode [40]
  • Ratones de bolsillo de roca [41]
  • Conejos domésticos [30]
  • Lobos finos antárticos [42]
  • Mamut [43]

Un estudio sobre individuos británicos e irlandeses no emparentados demostró que más del 80% de las personas con cabello rojo y / o piel clara que se broncean poco tienen una variante disfuncional del gen MC1R . Esto se compara con menos del 20% en personas con cabello castaño o negro, y menos del 4% en personas que muestran una buena respuesta al bronceado. [11]

Asp294His (rs1805009) es un polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) en el gen MC1R y está asociado con el pelo rojo y el tipo de piel clara. [11] [44] [24] Otros SNP en el gen, Arg151Cys y Arg160Trp , también están asociados con el cabello rojo.

El modelo fuera de África propone que los humanos modernos se originaron en África y emigraron al norte para poblar Europa y Asia. Es muy probable que estos migrantes tuvieran una variante funcional de MC1R y, en consecuencia, cabello y piel oscuros como lo muestran los africanos indígenas de hoy. A medida que los humanos migraban hacia el norte, la ausencia de altos niveles de radiación solar en el norte de Europa y Asia relajó la presión selectiva sobre el MC1R activo , lo que permitió que el gen mutara en variantes disfuncionales sin penalización reproductiva y luego se propagara por deriva genética . [45] Los estudios muestran el MC1R Arg163GlnEl alelo tiene una alta frecuencia en el este de Asia y puede ser parte de la evolución de la piel clara en las poblaciones del este de Asia. [46] No se conocen pruebas de una selección positiva de alelos MC1R en Europa [47] y no hay evidencia de una asociación entre la aparición de variantes disfuncionales de MC1R y la evolución de la piel clara en las poblaciones europeas. El aclaramiento del color de la piel en europeos y asiáticos orientales es un ejemplo de evolución convergente . [48]

Ver también

  • Cromatóforo
  • Melanocito
  • SLC24A5
  • Melanina
  • Pigmento
  • Color de piel humana
  • Pecas
  • Receptor de melanotropina

Referencias

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Otras lecturas

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  • Rees, Jonathan (2003). "Las raíces del cabello rojo" . Bienvenidos Confianza. Archivado desde el original el 30 de octubre de 2007 . Consultado el 31 de octubre de 2007 .
  • Silvers, Willys K. (1979). Los colores del pelaje de los ratones . Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-90367-5.
  • Silvers, Willys K. (2003). "Los colores del pelaje de los ratones" . Informática del genoma del ratón.
  • Millington GW (mayo de 2006). "Proopiomelanocortina (POMC): las funciones cutáneas de sus productos y receptores de melanocortina". Dermatología clínica y experimental . 31 (3): 407–12. doi : 10.1111 / j.1365-2230.2006.02128.x . PMID  16681590 . S2CID  25213876 .

enlaces externos

  • "Receptores de melanocortina: MC 1 " . Base de datos IUPHAR de receptores y canales de iones . Unión Internacional de Farmacología Básica y Clínica.
  • Melanocortina + Receptor + 1 en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
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