La prestina es una proteína que es fundamental para la audición sensible en los mamíferos. Está codificado por el SLC26A5 (soluto portador transportador de aniones de la familia 26, miembro 5) gen . [5] [6]
• desarrollo de la cóclea • respuesta al ión potasio • regulación positiva de la motilidad celular • transporte de sulfato • regulación del potencial de membrana • respuesta a la hormona tiroidea • regulación del pH intracelular • transporte transmembrana de cloruro • percepción sensorial del sonido • tetramerización de proteínas • regulación negativa del ion transmembrana transporte • transporte bicarbonato • transporte transmembranal de iones • respuesta a la isquemia • anión transmembrana transporte • respuesta a la sal • transporte transmembrana • regulación positiva de tamaño de celda • regulación de la forma celular • respuesta a estímulo auditivo • respuesta al ácido salicílico • transporte transmembrana fructosa • respuesta al fármaco • transporte de oxalato • transporte transmembrana de sulfato
La prestina es la proteína motora de las células ciliadas externas del oído interno de la cóclea de los mamíferos . [5] Se expresa en gran medida en las células ciliadas externas y no se expresa en las células ciliadas internas inmóviles. La inmunolocalización muestra que la prestina se expresa en la membrana plasmática lateral de las células ciliadas externas, la región donde se produce la electromotilidad . El patrón de expresión se correlaciona con la aparición de electromotilidad de las células ciliadas externas.
Función
Prestin es esencial en el procesamiento auditivo. Se expresa específicamente en la membrana lateral de las células ciliadas externas (OHC) de la cóclea . No existe una diferencia significativa entre la densidad de prestina en las regiones de alta y baja frecuencia de la cóclea en mamíferos completamente desarrollados. [7] Existe buena evidencia de que la prestina ha experimentado una evolución adaptativa en mamíferos [8] asociada con la adquisición de audición de alta frecuencia en mamíferos. [9] La proteína prestina muestra varios reemplazos de aminoácidos paralelos en murciélagos, ballenas y delfines que han evolucionado de manera independiente la audición ultrasónica y la ecolocalización , y estos representan casos raros de evolución convergente a nivel de secuencia. [10] [11]
La prestina (peso molecular 80 k Da ) es un miembro de una familia distinta de transportadores de aniones , SLC26. Los miembros de esta familia están bien conservados estructuralmente y pueden mediar en el intercambio electroneutral de cloruro y carbonato a través de la membrana plasmática de las células de mamíferos, dos aniones que se consideran esenciales para la motilidad de las células ciliadas externas. A diferencia de los motores clásicos de accionamiento enzimático, este nuevo tipo de motor se basa en la conversión directa de voltaje a desplazamiento y actúa varios órdenes de magnitud más rápido que otras proteínas motoras celulares. Una estrategia de alteración genética dirigida de la prestina mostró una pérdida de sensibilidad auditiva> 100 veces (o 40 dB). [12]
La prestina es una proteína transmembrana que se contrae y alarga mecánicamente, lo que conduce a la electromotilidad de las células ciliadas externas (OHC). La electromotilidad es la fuerza impulsora detrás del motor somático del amplificador coclear , que es una evolución de los mamíferos que aumenta la sensibilidad a las frecuencias de ondas sonoras entrantes y, por lo tanto, amplifica la señal. Investigaciones anteriores han sugerido que esta modulación tiene lugar a través de un sensor de voltaje extrínseco (modelo de transportador de aniones parciales), mediante el cual el cloruro se une al lado intracelular de la prestina y entra en un transportador inactivo, lo que provoca el alargamiento de la prestina. [13] Sin embargo, existe nueva evidencia de que la prestina actúa a través de un sensor de voltaje intrínseco (IVS) en el que el cloruro intracelular se une alostéricamente a la prestina para modificar la forma. [14] [15]
Detección de voltaje intrínseco
En este modelo de detección de voltaje intrínseco, el movimiento de iones genera una capacitancia no lineal (NLC). Según el voltaje generado y el estado despolarizado o hiperpolarizado de la célula, la prestina pasará por dos pasos distintos, que representan el modelo de tres estados de modulación de prestina. [16] Los experimentos muestran que con el aumento de los estímulos despolarizantes, prestin pasa de un estado alargado a un estado intermedio a un estado contraído, aumentando su NLC. En condiciones de hiperpolarización, la NLC disminuye y la prestina vuelve a su estado alargado. Es significativo que el aumento de la tensión de la membrana, caracterizado por el alargamiento de la prestina, disminuye la afinidad del sitio de unión alostérico del cloruro por el cloruro, lo que quizás desempeña un papel en la regulación de la modulación de la prestina. El desplazamiento total estimado de la prestina tras la modulación del estado alargado al contraído es de 3 a 4 nm 2 . [16] Un estudio reciente respalda el modelo IVS que muestra que las mutaciones de 12 residuos que abarcan el lado intracelular de la membrana central de la prestina dieron como resultado una disminución significativa de la NLC. Ocho de los 12 residuos se cargaron positivamente y se supone que constituyen el sitio de unión del cloruro alostérico de la prestina. [14]
Transporte de aniones
Aunque anteriormente se pensaba que estaba ausente, también se ha demostrado que el transporte de aniones es un aspecto importante de la capacidad de la prestina para impulsar la electromotilidad de las células ciliadas. [14] [15] Este mecanismo es independiente de las capacidades de detección de voltaje de la prestina basado en experimentos de mutagénesis que muestran que diferentes mutaciones producen efectos en la captación de aniones o en la NLC, pero no en ambos. [14] Se sugiere que la prestina contiene un mecanismo intrínseco de captación de aniones basado en investigaciones que muestran una captación de formiato de [ 14 C] dependiente de la concentración en células de ovario de hámster chino (CHO). Estos resultados no se pudieron reproducir en ovocitos. Por lo tanto, la prestina puede requerir un cofactor asociado para la captación de aniones en los ovocitos; sin embargo, esta hipótesis aún está en duda. Los experimentos han demostrado que varios aniones pueden competir por la captación de prestina, incluidos los aniones malato, cloruro y alquilsulfónico. [14] [17]
Descubrimiento
Prestin fue descubierto por el grupo de Peter Dallos en 2000 y nombrado a partir de la notación musical presto debido a la velocidad de la proteína. [5]
La molécula de prestina fue patentada por sus descubridores en 2003. [18]
Significación clínica
Las mutaciones en el gen SLC26A5 se han asociado con hipoacusia no sindrómica . [6]
Bloqueadores
La función de electromotilo de la prestina de mamíferos está bloqueada por el anión anfifílico salicilato en concentraciones milimolares. La aplicación de salicilato bloquea la función de la prestina de una manera dependiente de la dosis y fácilmente reversible. [13]
Referencias
^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000170615 - Ensembl , mayo de 2017
^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000029015 - Ensembl , mayo de 2017
^ "Referencia humana de PubMed:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
^"Referencia de PubMed del ratón:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
^ a b cZheng J, Shen W, He DZ, Long KB, Madison LD, Dallos P (junio de 2000). "Prestin es la proteína motora de las células ciliadas externas cocleares". Naturaleza . 405 (6783): 149–55. Código Bibliográfico : 2000Natur.405..149Z . doi : 10.1038 / 35012009 . PMID 10821263 . S2CID 4409772 .
^ a b"Entrez Gene: familia de portadores de solutos SLC26A5 26, miembro 5 (prestin)" .
^Mahendrasingam S, Beurg M, Fettiplace R, Hackney CM (2010). "La distribución ultraestructural de la prestina en las células ciliadas externas: una investigación de inmunogold post-incrustación de regiones de baja y alta frecuencia de la cóclea de rata" . Revista europea de neurociencia . 31 (9): 1595–1605. doi : 10.1111 / j.1460-9568.2010.07182.x . PMC 2925464 . PMID 20525072 .
^Franchini LF, Elgoyhen AB (diciembre de 2006). "Evolución adaptativa en proteínas de mamíferos implicadas en la electromotilidad de las células ciliadas externas cocleares". Filogenética molecular y evolución . 41 (3): 622–635. doi : 10.1016 / j.ympev.2006.05.042 . PMID 16854604 .
^Rossiter SJ, Zhang S, Liu Y (2011). "Prestina y audición de alta frecuencia en mamíferos" . Commun Integr Biol . 4 (2): 236–9. doi : 10.4161 / cib.4.2.14647 . PMC 3104589 . PMID 21655450 .
^Liu Y, Rossiter SJ, Han X, Cotton JA, Zhang S (2010). "Cetáceos en una vía rápida molecular a la audición ultrasónica" . Curr. Biol . 20 (20): 1834–9. doi : 10.1016 / j.cub.2010.09.008 . PMID 20933423 .
^Li Y, Liu Z, Shi P, Zhang P (2010). "El gen de la audición Prestin une a los murciélagos y ballenas ecolocalizadores". Curr. Biol . 20 (2): R55 – R56. doi : 10.1016 / j.cub.2009.11.042 . PMID 20129037 . S2CID 7367035 .
^Liberman MC, Gao J, He DZ, Wu X, Jia S, Zuo J (septiembre de 2002). "La prestina es necesaria para la electromotilidad de la célula ciliada externa y para el amplificador coclear". Naturaleza . 419 (6904): 300–4. Código Bibliográfico : 2002Natur.419..300L . doi : 10.1038 / nature01059 . PMID 12239568 . S2CID 4412381 .
^ a bOliver D, He DZ, Klöcker N, Ludwig J, Schulte U, Waldegger S, Ruppersberg JP, Dallos P, Fakler B (2001). "Aniones intracelulares como el sensor de voltaje de Prestin, la proteína del motor de la célula ciliada externa". Ciencia . 292 (5525): 2340–2343. doi : 10.1126 / science.1060939 . PMID 11423665 . S2CID 23864514 .
^ a b c d eBai JP, Surguchev A, Montoya S, Aronson PS, Santos-Sacchi J, Navaratnam D (2009). "Las capacidades de detección de voltaje y transporte de aniones de Prestin son independientes" . Revista biofísica . 96 (8): 3179–3186. Código bibliográfico : 2009BpJ .... 96.3179B . doi : 10.1016 / j.bpj.2008.12.3948 . PMC 2718310 . PMID 19383462 .
^ a bCanción L, Santos-Sacchi J (2010). "Unión aniónica dependiente del estado conformacional en Prestin: evidencia de la modulación alostérica" . Revista biofísica . 98 (3): 371–376. Código bibliográfico : 2010BpJ .... 98Q.371S . doi : 10.1016 / j.bpj.2009.10.027 . PMC 2814207 . PMID 20141749 .
^ a bHomma K, Dallos P (2010). "Evidencia de que Prestin tiene al menos dos pasos dependientes del voltaje" . Revista de Química Biológica . 286 (3): 2297–2307. doi : 10.1074 / jbc.M110.185694 . PMC 3023524 . PMID 21071769 .
^Rybalchenko V, Santos-Sacchi J (2008). "Control aniónico de la detección de voltaje por la proteína del motor Prestin en las células ciliadas externas" . Revista biofísica . 95 (9): 4439–4447. Código bibliográfico : 2008BpJ .... 95.4439R . doi : 10.1529 / biophysj.108.134197 . PMC 2567960 . PMID 18658219 .
^ EE. UU. Concedió 6602992 , Dallos P, Zheng J, Madison LD, "Polinucleótidos de prestina de mamíferos", publicado el 05 de agosto de 2003
Otras lecturas
Markovich D (2001). "Funciones fisiológicas y regulación de transportadores de sulfato de mamíferos" . Physiol. Rev . 81 (4): 1499–533. doi : 10.1152 / physrev.2001.81.4.1499 . PMID 11581495 . S2CID 30942862 .
Dallos P, Fakler B (2002). "Prestin, un nuevo tipo de proteína motora". Nat. Rev. Mol. Cell Biol . 3 (2): 104-11. doi : 10.1038 / nrm730 . PMID 11836512 . S2CID 7333228 .
Dallos P, Zheng J, Cheatham MA (2006). "Prestin y el amplificador coclear" . J. Physiol . 576 (Pt 1): 37–42. doi : 10.1113 / jphysiol.2006.114652 . PMC 1995634 . PMID 16873410 .
Sanger Center, el; Centro de secuenciación del genoma de la Universidad de Washington, The (1999). "Hacia una secuencia completa del genoma humano" . Genome Res . 8 (11): 1097–108. doi : 10.1101 / gr.8.11.1097 . PMID 9847074 .
Lohi H, Kujala M, Kerkelä E, Saarialho-Kere U, Kestilä M, Kere J (2001). "Mapeo de cinco nuevos genes transportadores de aniones putativos en humanos y caracterización de SLC26A6, un gen candidato para intercambiador de aniones pancreáticos". Genómica . 70 (1): 102-12. doi : 10.1006 / geno.2000.6355 . PMID 11087667 .
Weber T, Zimmermann U, Winter H, Mack A, Köpschall I, Rohbock K, Zenner HP, Knipper M (2002). "La hormona tiroidea es un determinante crítico para la regulación de la proteína motora coclear prestin" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 99 (5): 2901–6. Código bibliográfico : 2002PNAS ... 99.2901W . doi : 10.1073 / pnas.052609899 . PMC 122445 . PMID 11867734 .
Liberman MC, Gao J, He DZ, Wu X, Jia S, Zuo J (2002). "La prestina es necesaria para la electromotilidad de la célula ciliada externa y para el amplificador coclear". Naturaleza . 419 (6904): 300–4. Código Bibliográfico : 2002Natur.419..300L . doi : 10.1038 / nature01059 . PMID 12239568 . S2CID 4412381 .
Liu XZ, Ouyang XM, Xia XJ, Zheng J, Pandya A, Li F, Du LL, Welch KO, Petit C, Smith RJ, Webb BT, Yan D, Arnos KS, Corey D, Dallos P, Nance WE, Chen ZY (2004). "Prestin, una proteína motora coclear, es defectuosa en la hipoacusia no sindrómica" . Tararear. Mol. Genet . 12 (10): 1155–62. doi : 10.1093 / hmg / ddg127 . PMID 12719379 .
Dong XX, Iwasa KH (2004). "Sensibilidad a la tensión de la prestina: comparación con el motor de membrana en las células ciliadas externas" . Biophys. J . 86 (2): 1201–8. Código Bibliográfico : 2004BpJ .... 86.1201D . doi : 10.1016 / S0006-3495 (04) 74194-6 . PMC 1303912 . PMID 14747354 .
Matsuda K, Zheng J, Du GG, Klöcker N, Madison LD, Dallos P (2004). "Sitios de glicosilación ligados a N de la proteína motora prestin: efectos sobre la dirección de la membrana y la función electrofisiológica". J. Neurochem . 89 (4): 928–38. doi : 10.1111 / j.1471-4159.2004.02377.x . PMID 15140192 . S2CID 24400032 .
Chambard JM, Ashmore JF (2005). "Regulación del canal de potasio dependiente de voltaje KCNQ4 en la vía auditiva". Arco de Pflügers . 450 (1): 34–44. doi : 10.1007 / s00424-004-1366-2 . PMID 15660259 . S2CID 21570482 .
Rajagopalan L, Patel N, Madabushi S, Goddard JA, Anjan V, Lin F, Shope C, Farrell B, Lichtarge O, Davidson AL, Brownell WE, Pereira FA (2006). "Interacciones de hélice esenciales en el dominio del transportador de aniones de prestin reveladas por análisis de trazas evolutivas" . J. Neurosci . 26 (49): 12727–34. doi : 10.1523 / JNEUROSCI.2734-06.2006 . PMC 2675645 . PMID 17151276 .
Toth T, Deak L, Fazakas F, Zheng J, Muszbek L, Sziklai I (2007). "Una nueva mutación en el gen de la presina humana y su efecto sobre la función de la prestina" . En t. J. Mol. Med . 20 (4): 545–50. doi : 10.3892 / ijmm.20.4.545 . PMID 17786286 .
Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que es de dominio público .