Proteínas de unión a odorantes (OBP) son pequeñas (10 a 30 kDa) solubles las proteínas secretadas por las células auxiliares que rodean las neuronas olfativas del receptor , incluyendo la nasal mucus de muchas especies de vertebrados y en la linfa sensillas de chemosensory sensilla de insectos . Las OBP se caracterizan por un dominio proteico específico que comprende seis hélices α unidas por tres enlaces disulfuro . Aunque la función de las OBP en su conjunto no está bien establecida, se cree que actúan como transportadores de olores, entregando las moléculas de olores a los receptores olfativos en la membrana celular de las neuronas sensoriales.
Los receptores olfativos de los animales terrestres existen en un ambiente acuoso , pero detectan olores que son principalmente hidrófobos . [1] La solubilidad acuosa de los odorantes hidrófobos aumenta en gran medida a través de las proteínas que se unen a los odorantes, que existen en el líquido extracelular que rodea a los receptores odorantes. [1] Esta familia está compuesta de proteínas de unión a feromonas (PBP), que son específicas de los varones y se asocian con neuronas sensibles a feromonas y proteínas de unión a olores generales (GOBP).
Estas proteínas se identificaron inicialmente sobre la base de su capacidad para unirse con odorantes marcados radiactivamente de afinidad moderada. [2] [3]
Estructura
Las OBP son proteínas pequeñas del orden de 14 kDa de tamaño. Se cree que todas las proteínas de unión a los olores tienen una estructura común a pesar de su diversidad genética y estructuras primarias altamente variables . [4] En los vertebrados, las OBP son parte de la familia de las lipocalinas . Se caracterizan estructuralmente por un motivo de barril β compuesto de láminas β antiparalelas . Las OBP de insectos comparten muy poca similitud de secuencia de aminoácidos con las OBP de vertebrados, ya que contienen principalmente dominios α-helicoidales . [5] [6] [7] Los OBP son divergentes entre las especies y dentro de ellas. Se ha demostrado que el porcentaje de residuos conservados entre especies es tan bajo como el 8%. [7] Las OBP tienen una firma característica que se reconoce por un patrón conservado de seis cisteínas que están conectadas en la proteína por tres puentes disulfuro. [8] Sus estructuras se han investigado para explorar nuevos repelentes bioinspirados contra mosquitos, con una afinidad de unión de OBP, selectividad y volatilidad reducida potencialmente mejoradas. [9] [10]
Función
Las funciones de las proteínas de unión a los olores en su conjunto no se comprenden bien. Generalmente se cree que aumentan la solubilidad de los odorantes hidrofóbicos al unirlos y transportarlos a través de la linfa del sensillum acuoso a los receptores en las dendritas, [11] [5] [12] [13] [14] [15] y varios estudios apoyan un papel de las OBP en la percepción olfativa in vivo . [16] [17] [18] Se ha planteado la hipótesis de que algunas proteínas de unión a los olores aceleran la terminación de la respuesta al olor extrayendo moléculas de olor de la linfa sensilar o de los propios receptores. [19] [20] Actualmente, solo una OBP, Obp76a, ha sido investigada a fondo en el sistema olfativo de Drosophila y tiene un papel fisiológico conocido. [11] [14] [21] Obp76a, más conocido como LUSH, se localiza en la sensilla tricoide y es necesario para la respuesta normal del receptor de olor Or67d a su ligando de feromona , acetato de cis-vaccenilo (cVA), aunque las respuestas de Or67d al cVA han Se ha detectado en ausencia de Obp76a [11] [22] [23] [24] También se ha encontrado que LUSH se une a cVA in vitro [21] [25] y se sabe que se une a otras feromonas de insectos, [26] de cadena corta alcoholes, [27] [28] y ftalatos. [29]
En 2016, Larter et al. encontraron que la deleción de la única OBP abundante, Obp28a, en ab8 sensilla de Drosophila no reduce la magnitud de sus respuestas olfativas, lo que sugiere que Obp28a no es necesaria para el transporte de olores y que ab8 sensilla no requiere una OBP abundante. Sus resultados sugieren además que Obp28a puede estar amortiguando los cambios en el ambiente del olor, posiblemente como control de ganancia molecular, lo que no se ha informado previamente para OBP. [30]
Se cree que las OBP tienen múltiples funciones además del olfato, incluida la reproducción, la puesta de huevos y las respuestas antiinflamatorias. [31]
Expresión
Las OBP son numerosas y diversas. En Drosophila , están codificados por 52 genes de la misma familia, pero solo comparten un 20% de similitud de aminoácidos entre ellos. Algunos están codificados por los ARNm más abundantes de las antenas. [32] [33] Dentro de las especies y entre ellas, las OBP se expresan en varios tejidos diferentes, incluidos la sensilla antenal, [34] [35] [36] el sistema del gusto y los órganos quimiosensoriales. [37] [38] [35] [39] [40] También se sabe que se expresan ectópicamente en tejidos como el intestino. [15]
El análisis genómico de Drosophila y otras especies de insectos ( Anopheles gambiae , Apis mellifera , Bombyx mori y Triboliumcastaneum ) ha revelado que los genes OBP difieren significativamente entre especies. La familia OBP contiene 21 (en A. mellifera ) a 66 genes (en A. gambiae ), mientras que varía de 52 miembros en Drosophila a 20 en T. castaneum . [41] [42] [43] Por lo general, estos genes se encuentran dispersos de manera irregular por el genoma. La mayoría (69% de los genes OBP en Drosophila ) están organizados en pequeños grupos de 2 a 6 genes OBP. [43] La familia de genes OBP de Drosophila se ha clasificado en varias subfamilias basadas en características estructurales, información funcional y relaciones filogenéticas: Clásico, Minus-C, Plus-C, Dimer, PBP / GOBP, ABPI y ABPII, CRLBP y Subfamilias D7. [43] Estas subfamilias se distribuyen de manera desigual entre los artrópodos , incluso entre los dípteros y están totalmente ausentes en algunas especies. [15]
Ver también
- Proteína de unión a feromonas de insectos
- Odorante
- Receptor olfativo
- Neurona receptora olfativa
Referencias
- ^ a b Vogt, RG; Prestwich, GD; Lerner, MR (enero de 1991). "Las subfamilias de proteínas de unión al olor se asocian con distintas clases de neuronas receptoras olfativas en insectos". Revista de neurobiología . 22 (1): 74–84. doi : 10.1002 / neu.480220108 . ISSN 0022-3034 . PMID 2010751 .
- ^ Pelosi, P .; Baldaccini, NE; Pisanelli, AM (1 de enero de 1982). "Identificación de un receptor olfativo específico para 2-isobutil-3-metoxipirazina" . La revista bioquímica . 201 (1): 245–248. doi : 10.1042 / bj2010245 . ISSN 0264-6021 . PMC 1163633 . PMID 7082286 .
- ^ Shi, W .; Ostrov, DA; Gerchman, SE; Graziano, V .; Kycia, H .; Studier, B .; Almo, SC; Burley, SK (25 de agosto de 1999). "PNP oxidasa de Saccharomyces Cerevisiae". doi : 10.2210 / pdb1ci0 / pdb . Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ Graham, Laurie A; Davies, Peter L (junio de 2002). "Las proteínas de unión a olor de Drosophila melanogaster: anotación y caracterización de una familia de genes divergentes". Gene . 292 (1–2): 43–55. doi : 10.1016 / s0378-1119 (02) 00672-8 . ISSN 0378-1119 . PMID 12119098 .
- ^ a b Sandler, Benjamin H; Nikonova, Larisa; Leal, Walter S; Clardy, Jon (febrero de 2000). "Atracción sexual en la polilla del gusano de seda: estructura del complejo feromona-proteína de unión-bombykol" . Química y Biología . 7 (2): 143-151. doi : 10.1016 / s1074-5521 (00) 00078-8 . ISSN 1074-5521 . PMID 10662696 .
- ^ Lartigue, Audrey; Campanacci, Valérie; Roussel, Alain; Larsson, Anna M .; Jones, T. Alwyn; Tegoni, Mariella; Cambillau, Christian (30 de agosto de 2002). "Estudio de unión de ligando y estructura de rayos X de una proteína quimiosensora de polilla" . Revista de Química Biológica . 277 (35): 32094–32098. doi : 10.1074 / jbc.M204371200 . ISSN 0021-9258 . PMID 12068017 .
- ^ a b Tegoni, Mariella; Campanacci, Valérie; Cambillau, Christian (mayo de 2004). "Aspectos estructurales de la atracción sexual y la comunicación química en insectos". Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 29 (5): 257–264. doi : 10.1016 / j.tibs.2004.03.003 . ISSN 0968-0004 . PMID 15130562 .
- ^ Pelosi, P. (1 de enero de 2005). "Diversidad de proteínas de unión a olores y proteínas quimiosensoriales en insectos" . Sentidos químicos . 30 (Suplemento 1): i291 – i292. doi : 10.1093 / chemse / bjh229 . ISSN 0379-864X . PMID 15738163 .
- ^ da Costa, Kauȇ Santana; Galúcio, João Marcos; da Costa, Clauber Henrique Souza; Santana, Amanda Ruslana; dos Santos Carvalho, Vitor; do Nascimento, Lidiane Diniz; Lima e Lima, Anderson Henrique; Neves Cruz, Jorddy; Alves, Claudio Nahum; Lameira, Jerônimo (31/12/2019). "Exploración de la potencialidad de los productos naturales de los aceites esenciales como inhibidores de proteínas de unión a olores: un enfoque de detección virtual basado en estructura y ligando para encontrar nuevos repelentes de mosquitos" . ACS Omega . 4 (27): 22475–22486. doi : 10.1021 / acsomega.9b03157 . ISSN 2470-1343 . PMC 6941369 . PMID 31909330 .
- ^ Thireou, Trias; Kythreoti, Georgia; Tsitsanou, Katerina E .; Koussis, Konstantinos; Drakou, Christina E .; Kinnersley, Julie; Kröber, Thomas; Guerin, Patrick M .; Zhou, Jing-Jiang; Iatrou, Kostas; Eliopoulos, Elias (julio de 2018). "Identificación de repelentes de mosquitos sintéticos bioinspirados novedosos mediante cribado combinado basado en ligandos y acoplamiento molecular basado en estructura OBP" . Bioquímica y Biología Molecular de Insectos . 98 : 48–61. doi : 10.1016 / j.ibmb.2018.05.001 .
- ^ a b c Gómez-Díaz, Carolina; Reina, Jaime H .; Cambillau, cristiano; Benton, Richard (30 de abril de 2013). "Los ligandos para las neuronas que detectan feromonas no son proteínas de unión de odorizantes activadas conformacionalmente" . PLOS Biología . 11 (4): e1001546. doi : 10.1371 / journal.pbio.1001546 . ISSN 1545-7885 . PMC 3640100 . PMID 23637570 .
- ^ Vogt, RG; Riddiford, LM; Prestwich, GD (1 de diciembre de 1985). "Propiedades cinéticas de una enzima degradante de feromonas sexuales: la esterasa sensilar de Antheraea polyphemus" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 82 (24): 8827–8831. doi : 10.1073 / pnas.82.24.8827 . ISSN 0027-8424 . PMC 391531 . PMID 3001718 .
- ^ Wojtasek, Hubert; Leal, Walter S. (22 de octubre de 1999). "Cambio conformacional en la proteína de unión a feromonas de Bombyx mori inducido por pH y por interacción con membranas" . Revista de Química Biológica . 274 (43): 30950–30956. doi : 10.1074 / jbc.274.43.30950 . ISSN 0021-9258 . PMID 10521490 .
- ^ a b Xu, PingXi; Atkinson, Rachel; Jones, David NM; Smith, Dean P. (enero de 2005). "Drosophila OBP LUSH es necesaria para la actividad de las neuronas sensibles a las feromonas". Neurona . 45 (2): 193–200. doi : 10.1016 / j.neuron.2004.12.031 . ISSN 0896-6273 . PMID 15664171 .
- ^ a b c Vieira, Filipe G .; Rozas, Julio (1 de enero de 2011). "Genómica comparativa de las familias de genes de proteínas quimiosensoriales y de unión a olores a través de los artrópodos: origen e historia evolutiva del sistema quimiosensorial" . Biología y evolución del genoma . 3 : 476–490. doi : 10.1093 / gbe / evr033 . PMC 3134979 . PMID 21527792 .
- ^ Biessmann, Harald; Andronopoulou, Evi; Biessmann, Max R .; Douris, Vassilis; Dimitratos, Spiros D .; Eliopoulos, Elias; Guerin, Patrick M .; Iatrou, Kostas; Justicia, Robin W. (1 de marzo de 2010). "El Anopheles gambiae Odorant Binding Protein 1 (AgamOBP1) media el reconocimiento de indol en las antenas de mosquitos hembra" . PLOS ONE . 5 (3): e9471. doi : 10.1371 / journal.pone.0009471 . ISSN 1932-6203 . PMC 2830424 . PMID 20208991 .
- ^ Pelletier, Julien; Guidolin, Aline; Syed, Zainulabeuddin; Cornel, Anthony J .; Leal, Walter S. (27 de febrero de 2010). "Derribo de una proteína fijadora de olores de mosquito implicada en la detección sensible de atrayentes de oviposición" . Revista de Ecología Química . 36 (3): 245–248. doi : 10.1007 / s10886-010-9762-x . ISSN 0098-0331 . PMC 2837830 . PMID 20191395 .
- ^ Swarup, S .; Williams, TI; Anholt, RRH (14 de junio de 2011). "Disección funcional de genes de la proteína de unión Odorant en Drosophila melanogaster" . Genes, cerebro y comportamiento . 10 (6): 648–657. doi : 10.1111 / j.1601-183x.2011.00704.x . ISSN 1601-1848 . PMC 3150612 . PMID 21605338 .
- ^ Vogt, Richard G .; Riddiford, Lynn M. (septiembre de 1981). "Unión e inactivación de feromonas por antenas de polilla". Naturaleza . 293 (5828): 161-163. doi : 10.1038 / 293161a0 . ISSN 0028-0836 . PMID 18074618 .
- ^ Ziegelberger, Gunde (septiembre de 1995). "Redox-Shift de la proteína de unión a feromonas en el Silkmoth Antheraea Polyphemus". Revista europea de bioquímica . 232 (3): 706–711. doi : 10.1111 / j.1432-1033.1995.tb20864.x . ISSN 0014-2956 .
- ^ a b Laughlin, John D .; Ja, Tal Soo; Jones, David NM; Smith, Dean P. (junio de 2008). "La activación de las neuronas sensibles a las feromonas está mediada por la activación conformacional de la proteína de unión a feromonas" . Celular . 133 (7): 1255-1265. doi : 10.1016 / j.cell.2008.04.046 . ISSN 0092-8674 . PMC 4397981 . PMID 18585358 .
- ^ Benton, Richard; Vannice, Kirsten S .; Vosshall, Leslie B. (17 de octubre de 2007). "Un papel esencial para un receptor relacionado con CD36 en la detección de feromonas en Drosophila". Naturaleza . 450 (7167): 289–293. doi : 10.1038 / nature06328 . ISSN 0028-0836 . PMID 17943085 .
- ^ Li, Zhengzheng; Ni, Jinfei D .; Huang, Jia; Montell, Craig (25 de septiembre de 2014). "Requisito de Drosophila SNMP1 para la rápida activación y terminación de la actividad inducida por feromonas" . PLOS Genetics . 10 (9): e1004600. doi : 10.1371 / journal.pgen.1004600 . ISSN 1553-7404 . PMC 4177743 . PMID 25255106 .
- ^ van der Goes van Naters, Wynand; Carlson, John R. (abril de 2007). "Receptores y neuronas para olores de moscas en Drosophila" . Biología actual . 17 (7): 606–612. doi : 10.1016 / j.cub.2007.02.043 . ISSN 0960-9822 . PMC 1876700 . PMID 17363256 .
- ^ Kruse, Schoen W; Zhao, Rui; Smith, Dean P; Jones, David NM (27 de julio de 2003). "Estructura de un sitio de unión de alcohol específico definido por la proteína de unión odorizante LUSH de Drosophila melanogaster" . Naturaleza Biología Molecular y Estructural . 10 (9): 694–700. doi : 10.1038 / nsb960 . ISSN 1545-9993 . PMC 4397894 . PMID 12881720 .
- ^ Katti, S .; Lokhande, N .; González, D .; Cassill, A .; Renthal, R. (1 de noviembre de 2012). "Análisis cuantitativo de la especificidad de la proteína de unión a feromonas" . Biología Molecular de Insectos . 22 (1): 31–40. doi : 10.1111 / j.1365-2583.2012.01167.x . ISSN 0962-1075 . PMC 3552018 . PMID 23121132 .
- ^ Bucci, Brigid K .; Kruse, Schoen W .; Thode, Anna B .; Alvarado, Sylvia M .; Jones, David NM (febrero de 2006). "Efecto de los n-alcoholes sobre la estructura y estabilidad de la proteína de unión del olor a Drosophila LUSH †". Bioquímica . 45 (6): 1693-1701. doi : 10.1021 / bi0516576 . ISSN 0006-2960 . PMID 16460016 .
- ^ Thode, Anna B .; Kruse, Schoen W .; Nix, Jay C .; Jones, David NM (marzo de 2008). "El papel de múltiples grupos de enlace de hidrógeno en sitios de unión de alcohol específicos en proteínas: conocimientos de estudios estructurales de LUSH" . Revista de Biología Molecular . 376 (5): 1360-1376. doi : 10.1016 / j.jmb.2007.12.063 . ISSN 0022-2836 . PMC 2293277 . PMID 18234222 .
- ^ Zhou, Jing-Jiang; Zhang, Guo-An; Huang, Wensheng; Birkett, Michael A; Field, Linda M; Pickett, John A; Pelosi, Paolo (7 de enero de 2004). "Revisando la proteína de unión de odorizantes LUSH de Drosophila melanogaster: evidencia para el reconocimiento y discriminación de olores" . Cartas FEBS . 558 (1-3): 23-26. doi : 10.1016 / s0014-5793 (03) 01521-7 . ISSN 0014-5793 . PMID 14759510 .
- ^ Larter, Nikki K; Sol, Jennifer S; Carlson, John R (15 de noviembre de 2016). "Organización y función de las proteínas de unión odorantes de Drosophila" . eLife . 5 . doi : 10.7554 / elife.20242 . ISSN 2050-084X . PMC 5127637 . PMID 27845621 .
- ^ Pelosi, Paolo; Iovinella, Immacolata; Zhu, Jiao; Wang, Guirong; Dani, Francesca R. (2018). "Más allá de la quimiorrecepción: diversas tareas de las proteínas olfativas solubles en insectos" . Revisiones biológicas . 93 (1): 184–200. doi : 10.1111 / brv.12339 . ISSN 1469-185X . PMID 28480618 .
- ^ Hekmat-Scafe, Daria S .; Scafe, Charles R .; McKinney, Aimee J .; Tanouye, Mark A. (1 de septiembre de 2002). "Análisis de todo el genoma de la familia de genes de proteínas de unión a odorizantes en Drosophila melanogaster" . Investigación del genoma . 12 (9): 1357-1369. doi : 10.1101 / gr.239402 . ISSN 1088-9051 . PMC 186648 . PMID 12213773 .
- ^ Menuz, Karen; Larter, Nikki K .; Park, Joori; Carlson, John R. (20 de noviembre de 2014). "Una pantalla de RNA-Seq de la antena de Drosophila identifica un transportador necesario para la detección de amoníaco" . PLOS Genetics . 10 (11): e1004810. doi : 10.1371 / journal.pgen.1004810 . ISSN 1553-7404 . PMC 4238959 . PMID 25412082 .
- ^ McKenna, diputado; Hekmat-Scafe, DS; Gaines, P .; Carlson, JR (10 de junio de 1994). "Proteínas de unión a feromonas de Drosophila putativas expresadas en una subregión del sistema olfativo". La revista de química biológica . 269 (23): 16340–16347. ISSN 0021-9258 . PMID 8206941 .
- ^ a b Pikielny, CW; Hasan, G .; Rouyer, F .; Rosbash, M. (enero de 1994). "Los miembros de una familia de proteínas de unión a los olores putativos de Drosophila se expresan en diferentes subconjuntos de pelos olfativos". Neurona . 12 (1): 35–49. doi : 10.1016 / 0896-6273 (94) 90150-3 . ISSN 0896-6273 . PMID 7545907 .
- ^ Schultze, Anna; Pregitzer, Pablo; Walter, Marika F .; Woods, Daniel F .; Marinotti, Osvaldo; Breer, Heinz; Krieger, Jürgen (5 de julio de 2013). "El patrón de coexpresión de las proteínas de unión odoríferas y los receptores olfativos identifican la sensibilidad tricoide distintiva en la antena del mosquito de la malaria Anopheles gambiae" . PLOS ONE . 8 (7): e69412. doi : 10.1371 / journal.pone.0069412 . ISSN 1932-6203 . PMC 3702612 . PMID 23861970 .
- ^ Galindo, K .; Smith, DP (noviembre de 2001). "Una gran familia de proteínas de unión de odorizantes de Drosophila divergentes expresadas en sensilla gustativa y olfativa" . Genética . 159 (3): 1059–1072. ISSN 0016-6731 . PMC 1461854 . PMID 11729153 .
- ^ Jeong, Yong Taek; Shim, Jaewon; Oh, entonces Ra; Yoon, Hong In; Kim, Chul Hoon; Moon, Seok Jun; Montell, Craig (agosto de 2013). "Una proteína de unión al olor necesaria para la supresión del sabor dulce por sustancias químicas amargas" . Neurona . 79 (4): 725–737. doi : 10.1016 / j.neuron.2013.06.025 . ISSN 0896-6273 . PMC 3753695 . PMID 23972598 .
- ^ S., Shanbhag; S.-K., Park; C., Pikielny; R., Steinbrecht (28 de mayo de 2001). "Órganos gustativos de Drosophila melanogaster: estructura fina y expresión de la supuesta proteína de unión al olor PBPRP2". Investigación de células y tejidos . 304 (3): 423–437. doi : 10.1007 / s004410100388 . ISSN 0302-766X . PMID 11456419 .
- ^ Park, S.-K .; Shanbhag, SR; Wang, Q .; Hasan, G .; Steinbrecht, RA; Pikielny, CW (30 de marzo de 2000). "Los patrones de expresión de dos supuestas proteínas de unión al olor en los órganos olfativos de Drosophila melanogaster tienen diferentes implicaciones para sus funciones". Investigación de células y tejidos . 300 (1): 181-192. doi : 10.1007 / s004410050059 . ISSN 0302-766X .
- ^ Forêt, Sylvain; Maleszka, Ryszard (noviembre de 2006). "Función y evolución de una familia de genes que codifican proteínas de tipo unión odoríferas en un insecto social, la abeja melífera (Apis mellifera)" . Investigación del genoma . 16 (11): 1404-1413. doi : 10.1101 / gr.5075706 . ISSN 1088-9051 . PMC 1626642 . PMID 17065610 .
- ^ Forêt, Sylvain; Wanner, Kevin W .; Maleszka, Ryszard (enero de 2007). "Proteínas quimiosensoriales en la abeja melífera: conocimientos del genoma anotado, análisis comparativos y perfiles de expresión". Bioquímica y Biología Molecular de Insectos . 37 (1): 19-28. doi : 10.1016 / j.ibmb.2006.09.009 . ISSN 0965-1748 . PMID 17175443 .
- ^ a b c Vieira, Filipe G .; Sánchez-Gracia, Alejandro; Rozas, Julio (2007). "Análisis genómico comparativo de la familia de proteínas de unión a olores en 12 genomas de Drosophila: selección de purificación y evolución de nacimiento y muerte" . Biología del genoma . 8 (11): R235. doi : 10.1186 / gb-2007-8-11-r235 . ISSN 1474-760X . PMC 2258175 . PMID 18039354 .