Un receptor de frío codificado por un gen receptor de glutamato

Área de la Ciencia:

• La neurociencia
• Biología molecular
• Biología sensorial

Sus antecedentes:

• Los receptores de glutamato son conocidos principalmente por su papel en la transmisión sináptica química dentro del sistema nervioso central.
• Los mecanismos moleculares subyacentes a la detección térmica, en particular la detección de frío, siguen siendo incompletamente comprendidos.

Objetivo del estudio:

• Para identificar la identidad molecular de los receptores sensibles al frío en el nematodo C. elegans.
• Investigar la función del receptor de glutamato tipo kainato GLR-3 en la sensación de frío y el comportamiento de evitación.
• Determinar si el homólogo de GLR-3 en mamíferos, GluK2, también funciona como receptor del frío.

Principales métodos:

• Se realizó una prueba genética imparcial en C. elegans para aislar mutantes sensibles al frío.
• La función de GLR-3 en la sensación de frío fue analizada en la neurona sensorial ASER.
• Se investigaron las vías de señalización de la proteína G en relación con la función de detección de frío de GLR-3.
• Se utilizaron sistemas de expresión heterólogos para probar la capacidad de detección del frío de los homólogos GLR-3 de los vertebrados (pez cebra, ratón, GluK2 humano).
• La función de GluK2 se evaluó en las neuronas sensoriales del ganglio de la raíz dorsal (DRG) del ratón, incluidos los experimentos de knockdown.

Principales resultados:

• Se identificó un alelo mutante del gen glr-3 en una pantalla para mutantes sensibles al frío en C. elegans.
• Se descubrió que GLR-3 funcionaba como un sensor de frío en la neurona sensorial periférica ASER, mediando el comportamiento de evitación del frío.
• GLR-3 transmite señales de frío a través de la señalización de la proteína G, independientemente de su actividad canónica del canal regulado por glutamato, lo que indica una función metabotrópica.
• Los homólogos vertebrados de GLR-3, específicamente el pez cebra, el ratón y el GluK2 humano, demostraron capacidades de detección de frío en sistemas heterólogos.
• La reducción de GluK2 en las neuronas sensoriales DRG de ratón redujo la sensibilidad a las temperaturas frías (pero no frías).

Conclusiones:

• El receptor de glutamato tipo kainato GLR-3 funciona como un receptor periférico del frío en C. elegans.
• GLR-3 actúa como un receptor metabotrópico del frío, utilizando la señalización de la proteína G independientemente de su actividad de canal iónico.
• El mecanismo de detección de frío identificado que involucra a GLR-3 se conserva evolutivamente, con homólogos de GluK2 de vertebrados que también funcionan como receptores de frío.
• Este estudio revela un nuevo papel para un receptor químico clásico en la sensación térmica, expandiendo nuestra comprensión de la biología sensorial.