126449 DOPAMINE RECEPTOR D1; DRD1

Títulos alternativos; símbolos

DOPAMINE RECEPTOR D1A; DRD1A
Lócus do gene mapeado 5q35.1

TEXTO

As diversas ações fisiológicas da dopamina são mediadas por sua interação com dois tipos de receptores casados com proteína G, D1 e D2 (omim 126450), os quais estimulam e inibem respectivamente, a enzima adenilato ciclase (enzimas responsáveis pela síntese de AMP cíclico).

CLONAGEM

Três grupos relataram a clonagem do gene do receptor de dopamina D1 (Dearry e outros, 1990; Zhou e outros , 1990; Sunahara e outros, 1990). O gene codifica uma proteína de 446 aminoácidos tendo uma massa molecular relativa prevista em 49.300 e uma topologia transmembrana similar à de outros receptores casados com proteína G. Análises de Northern blot e hibridização em sítio mostraram que o mRNA para esse receptor é mais abundante no nucleus accumbens, uma região de fusão entre a cabeça do núcleo caudado e o putame, no tubérculo olfatório, bem como no núcleo caudado e no tubérculo olfatório, com pouco ou nenhum mRNA detectável na substância negra, fígado, rins, ou coração (Dearry e outros). (Explicação: http://www.icb.ufmg.br/mor/neurovia/aulas/nucbase.htm.Visualização: http://www.icb.ufmg.br/mor/neurovia/modelos_visceral.htm)


FUNÇÃO DO GENE

Uma etapa crítica no transporte de proteínas de membrana do retículo endoplasmático (ER) para a superfície celular envolve mecanismos de volume de fluxo ou a presença de sequências de exportação do ER específicas. Bermak e outros (2001) notaram a presença de quatro aminoácidos conservados no espaço dos resíduos hidrofóbicos, FxxxFxxxF, dentro ao próximo terminal C dos GPCRs (receptores casados com proteína G), incluindo o DRD1. Análises de microscopia fluorescente da Drd1 do rato com seus resíduos de fenilanlanina no terminal C mutados para alanina demonstraram que os resíduos de fenilalanina são críticos para a localização na superfície da célula. Análises funcionais mostraram reduzida ligação ao ligante e a produção de cAMP cortada em resposta à dopamina nas células que expressam a proteína Drd1 mutada. A expressão de uma proteína quimérica com CD8 (omim186910) no terminal N e com o terminal C da Drd1 de tipo selvagem, mas não com a proteína Drd1 mutante em fenilalanina, conferiu a expressão na superfície celular. Bermark e outros (2001) concluíram que o motivo FxxxFxxxF e todos os seus resíduos de fenilalanina são essenciais para o transporte normal por receptor (de transporte).

Usando um teste com duas leveduras híbridas, Bermark e outros (2001) identificaram a DRIP78 [omim 606092- 12q-13.1-q13.2: O receptor de dopamina D1 é um receptor casado a proteína G expressado na superfície da célula. Usando um teste de biblioteca de cDNA do cérebro com leveduras duplamente híbridas com o terminal C da Drd1 do rato como isca, Bermak e outros (2001) isolaram um cDNA humano parcial codificando a DRIP78. Eles isolaram a lente toda do cDNA do rato por sondagem de uma biblioteca de cDNA. As análises de sequência predisseram que a proteína de 701 aminoácidos do rato carece de um peptídio sinal mas contém dois segmentos de expansão na membrana. Ambos os terminais N e C da Drip78 estão localizados no citosol. Análises de Northern blot revelaram a expressão ubíqua de um transcrito de 3,0 quilobases, com expressão relativamente alta no coração, cérebro, pulmões e rins. Análises de ligação mostraram que a sequência hidrofóbica da Drd1 é crítica para sua interação com a Drip78, e que os resíduos de 488 a 673 da Drip78 contém dois domínios com potencial de dedos de zinco que são cruciais para sua associação à Drd1. A microscopia confocal demostrou que a Drip78 está localizada no retículo endoplasmático (ER).

Os membros da família de moléculas chaperones com domínio J contêm um domínio de interação proteína-proteína com aproximadamente 70 aminoácidos, o domínio J, como sua única característica em comum. Por verificação de uma biblioteca de cDNA de cérebro fetal, Chen e outros (2003) isolaram um cDNA codificando a HDJ3, uma nova proteína com domínio J. A proteína HDJ3, de 702 aminoácidos, é altamente homóloga à Drip78 do rato, sugerindo que esta seja um novo membro da família das chaperones moleculares e funcionalmente relacionada à transdução de sinal de dopamina. A HDJ3 tem um domínio transmembrana a partir do resíduo 326 até o resíduo 342 e um domínio J a partir do resíduo 443 até o 507. A PCR de Transcriptase Reversa detectou alta expressão no pâncreas e uma expressão seletiva no cérebro, pulmões, fígado, músculo esquelético e rins. Nenhuma expressão foi detectada no coração nem na placenta. Um segundo transcrito foi detectado no pâncreas, sugerindo que deve haver uma variante de Splice no HDJ3. ] como uma proteína que interage com DRD1. A co-expressão da Drd1 e da Drip78 resultou na inibição da expressão da Drd1 na superfície e em sua contenção intracelular. Bermark e outros (2001) concluíram que a DRIP78, similarmente à calnexina (CANX; omim114217) e a GRP78 (HSPA5; omim 138120), é uma proteína residente no retículo endoplasmático que impede o transporte prematuro das proteínas de carga para o Golgi por mascarar o motivo FxxxFxxxF da DRD1.

Através de análises imuno-histoquímicas, Mayerhofer e outros (1999) mostraram que a DRD1 é expressada no tecido ovariano humano dentro da células granulosas dos folícuos grandes e nas células luteínicas dos corpos lúteos [o hormônio luteínico é a progesterona, a luteína é o pigmento amarelo da gema do ovo, luteinização é a transformação do folículo ovariano maduro e sua teca interna em um corpo lúteo após a ovulação ou a formação do tecido lúteo, que se mostra amarelo em algumas espécies; as células granulosas são células da membrana do folículo pré-ovulatório que dão origem às células luteínicas que são células do corpo lúteo do ovário; estas células luteínicas secretam progesterona e estrogênio]. Nas células luteínicas da granulosa, a imuno-reatividade da DRD1 foi associada com a membrana celular e/ou com o citoplasma da maioria das células. A DRD1 nas culturas de células da granulosa (GC) foi biologicamente ativa. O tratamento de células luteinizadas da granulosa com SKF38393, um agonista seletivo do receptor de dopamina, aumentou os níveis de cAMP de duas a três vezes num prazo de 3 a 6 horas. O tratamento com SKF38393 também aumentou significativamente a fosforilação da treonina da proteína DARPP32 [omim 604399 - Bibb e outros (1999) sugeriram que a DARPP32, dependendo do resíduo de aminoácido que é fosforilado, pode funcionar tanto como um inibidor de cinase quanto de fosfatase. Hemmings e outros (1984) e Greengard e outros (1999) demonstraram que a DARPP32 é convertida em um inibidor da proteína fosfatase 1 quando ela é fosforilada pela proteína cinase A (PKA; veja imim 176911) na treonina 34. Bibb e outros (1999) descobriram que a DARPP32 é convertida em um inibidor da PKA quando fosforilada na treonina 75 pelas CDK5 (omim 123831). A CDK5 fosforilou a DARPP32 in vitro e em células intactas do cérebro. A DARPP32 fosforilada na treonia 75 nas células do corpo estriado tanto por uma inibidor específico da CDK5 ou por uso de camundongos alterados geneticamente resultou no aumento da fosforilação induzida por CDK5 dos substratos da PKA e aumentou o pico da passagem da voltagem da corrente de cálcio. Assim, a DARPP32 é uma molécula de transdução de sinal bifuncional que, por distintos mecanismos, controla uma cinase serina/treonina e uma fosfatase serina/treonina.

Stipanovich e outros (2008) demonstraram que o abuso de drogas, bem como o hábito de comer demais, promovem uma acumulação nuclear de DARPP32. Essa acumulação é mediada através de uma cascata de sinalização envolvendo os receptores de dopamina D1 (veja omim 126449), a ativação da proteína fosfatase 2A dependente de cAMP (veja omim 176915), e a desfosforilação da DARPP32 na serina 97 com a inibição de sua exportação nuclear. A acumulação nuclear da DARPP32, um potente inibidor da proteína fosfatase 1, aumentou a fosforilação da histona 3 (H3, veja 602812), um importante componente da resposta nuleossômica (nucleossoma é o conjunto de histona e DNA que pode ser identificado quando a cromatina não está condensada.) A mutação da serina 97 alterou profundamente os efeitos comportamentais no abuso de drogas e diminuiu a motivação para comer, relevando a importância funcional desta cascata de sinalização.]

Lee e outros (2002) relataram que os receptores de dopamina modulam funções mediadas pelo receptor de glutamato NMDA através de interações diretas proteína-proteína. Duas regiões no caule de carboxila do receptor D1 puderam casar com sub-unidades NR1-1A (omim 138249) e NR2A (omim 138253) do receptor de glutamato NMDA direta e seletivamente. Enquanto uma interação estava envolvida na inibição das correntes de entrada do receptor NMDA, a outra estava implicada na atenuação da excitotoxidade [excitóxico é o que possui a propriedade de excitar; excitotoxinas são toxinas que se ligam a determinados receptores (p.ex alguns receptores de glutamato) e podem causar morte neuronal; as excitotoxinas podem estar envolvidas na lesão cerebral associada a acidentes vasculares cerebrais.] mediada pelo receptor NMDA através de uma via dependente cinase-3 fosfatidilinositol (veja omim 171833)

Stipanovich e outros (2008) demonstraram que o abuso de drogas, bem como o hábito de comer demais, promovem uma acumulação nuclear de DARPP32. Essa acumulação é mediada através de uma cascata de sinalização envolvendo os receptores de dopamina D1 (veja omim 126449), a ativação da proteína fosfatase 2A dependente de cAMP (veja omim 176915), e a desfosforilação da DARPP32 na serina 97 com a inibição de sua exportação nuclear. A acumulação nuclear da DARPP32, um potente inibidor da proteína fosfatase 1, aumentou a fosforilação da histona 3 (H3, veja 602812), um importante componente da resposta nuleossômica (nucleossoma é o conjunto de histona e DNA que pode ser identificado quando a cromatina não está condensada.) A mutação da serina 97 alterou profundamente os efeitos comportamentais no abuso de drogas e diminuiu a motivação para comer, relevando a importância funcional desta cascata de sinalização.

O trabalho da memória é uma função chave para a cognição humana, dependendo da adequada neurotransmissão de dopamina. McNab e outros (2009) mostraram que o treinamento da memória, o que melhora a capacidade de trabalho da memória, está associado com mudanças na densidade dos receptores de dopamina D1 corticais. Quatorze horas de treinamento durante cinco semanas em 13 voluntários, homens saudáveis entre 20 e 28 anos, foram associadas com mudanças no potencial de ligação do D1 pré-frontal e parietal [relativo à parede de qualquer cavidade ou ao osso parietal que fica na calota (porção superior da caixa craniana) do crânio.Stedman], como determinado por tomografia de emissão de positrão [tomografia com raios gama] enquanto os participantes estavam descansando e após o treinamento. McNab e outros (2009) concluíram que esta plasticidade do sistema do receptor D1 de dopamina demonstra uma interação recíproca entre a atividade mental e a bioquímica do cérebro in vivo.

ESTRUTURA DO GENE

Sunahara e outros (1990) relataram que o gene DRD1 é sem íntrons.

MAPEAMENTO

Por hibridização de Southern blot de DNAs de um painel de células híbridas, Sunahara e outros (1990) mapearam o gene DRD1 no cromossomo 5. Estudos de ligação familiar confirmaram essa assinatura e sugeriram que esta é a mesma região geral do gene do receptor de glucocorticóide (omim 138040) e do D5S22, um marcador de aproximadamente 12 cM a partir do GRL (receptor de glucocorticóide). Isso fica na região 5q31-q34 perto dos genes estruturalmente homólogos para o receptor adrenérgico beta 2 (omim 109690) e o receptor adrenérgico alfa 1 (omim 104220) [Obs. adrenérgico é relativo às células nervosas.]. Usando eletroforese com pulsação no campo de gel em uma gama de diferentes enzimas de restrição digestivas, Boultwood e outros (1991) estabeleceram que o GRL e o DRD1 estão no mesmo fragmento de DNA genômico de 300 quilo-bases. Grandy e outros (1990) usaram um gene do DRD1 recentemente clonado para mapear o lócus no cromossomo 5 em células híbridas de camundongos e humanas. A hibridização de fluorescência em sítio refinou a localização em 5q35.1 Uma EcoRi RFLP com dois alelos associados com o DRD1 permitiu a confirmação da localização por análises de ligação em famílias CEPH. O gene homólogo no camundongo está localizado no cromossomo 13 (Wilkie e outros, 1993).


GENÉTICA MOLECULAR

Associação com Níveis de Pressão Sanguínea Sistólica [sístole é a contração do coração através da qual o sangue é expulso da aorta e da artéria pulmonar para atravessar a circulação sistêmica e pulmonar. Stedman].

O distante final do 5q, 5q31.1-qter, contém os genes para dois receptores adrenérgicos, ADRB2 (omim 109690) e ADRA1B (omim 104220), e o gene para o receptor de dopamina de tipo 1A. Krushkal e outros (1998) usaram um esquema de investigação de um par de parentes eficientes discordantes para investigar o impacto dessa região do genoma na variação da pressão sanguínea sistólica em caucasianos jovens. Eles mediram oito marcadores altamente polimórficos expandindo a posição dessa região rica em genes candidatos em 427 indivíduos de 553 descendências contendo 69 pares de parentes discordantes, e calcularam a identidade de múltiplos pontos por probabilidade de descendência. Os resultados da ligação genética e dos testes de associação indicaram que a região entre os marcadores D5S2093 e D5S462 estava significativamente ligada a um ou mais genes polimórficos influenciando a variação inter-individual nos níveis da pressão sistólica do sangue. Já que os genes ADRA1B e DRD1A estão localizados na proximidade desses marcadores, os dados sugerem que a variação genética em uma ou em ambos receptores casados com proteína G, os quais participam no controle da entoação (tonalidade) vascular, atuam num importante papel influenciando a variação inter-individual nos níveis da pressão sanguínea sistólica.

Associação com Dependência de Nicotina.

Huang e outros (2008) descobriram uma associação significativa entre a dependência de nicotina (omim 188890) e um SNP (rs686) no gene DRD1 entre 1.366 afro-americanos. Em um farto exemplo de 1.366 afro-americanos e 671 euro-americanos, o rs686 e o rs4532 estavam ambos significativamente associados com a dependência de nicotina. Vários haplótipos [haplótipo é característica de um indivíduo em relação a um membro de um par de genes alelos; os indivíduos são do mesmo haplótipo (mas de genótipos diferentes) quando semelhantes em relação a um alelo de um par, porém diferente em relação ao outro alelo de um par.; em imuno-genética, a porção do fenótipo determinada por um conjunto de genes estreitamente ligados e herdados de um dos genitores. Stedman] relacionados a esses SNPs também sugeriram uma associação. Estudos de expressão funcional in vitro indicaram que o rs686, o qual está localizado na região não traduzida da extremidade 3, está funcionalmente envolvido na regulação da expressão do DRD1.

Associação com Esquizofrenia

Allen e outros (2008) desempenharam uma meta-análise comparando 725 pacientes com Esquizofrenia (veja omim 181500) com 1.075 controles e descobriram que o alelo DRD1-48ª-G (rs4532) estava associado com a suscetibilidade à esquizofrenia. De acordo com as diretrizes de Venice para a avaliação de evidências em estudos de associação genética (Ioannidis e outros, 2008), a associação do DRD1 mostrou um forte grau de credibilidade epidemiológica.

MODELO ANIMAL

O sistema dopaminérgico do cérebro é um modulador crítico da função basal e da plasticidade do gânglio. Para investigar a contribuição do receptor de dopamina D1 para essa modulação, Xu e outros (1994) usaram a tecnologia de alvejamento (mira) do gene para gerar camundongos mutantes no receptor D1. Embora as análises histológicas não sugerissem nenhuma mudança principal na anatomia dos cérebros dos camundongos mutantes, a expressão de dinorfina (ligante opióide endógeno que atua como agonista em receptores opiáceos. Neuropeptídeo extremamente potente, amplamente distribuído que contém leu5-encefalina como sua sequência terminal em NH2. Stedman) (omim 131340) estava muito reduzido no estriado e regiões relacionadas aos gânglios de base. Os camundongos mutantes não respondiam aos efeitos estimulantes e supressores dos agonistas (competidores) e antagonistas do receptor D1, respectivamente, e exibiram hiperatividade locomotora.

Já que a dopamina produzida pelos rins é um regulador intra-renal do transporte de sódio, Albrecht e outros (1996) investigaram a possibilidade de que uma anormalidade do sistema dopaminérgico possa ser importante na patogênese da hipertensão.No rato espontaneamente hipertenso (SHR), apesar da produção normal de dopamina e desidade normal do receptor, existe uma transdução defeituosa do sinal do receptor D1 nos túbulos renais próximos, resultando numa inibição diminuída do transporte de sódio pela dopamina. Dois genes similares ao receptor D1 foram clonados em mamíferos, o DRD1A e o DRD1B (omim 126453). Embora ambos os genes de receptores sejam expressados nos rins, o DRD1A é mais abundante que o DRD1B nos túbulos renais próximos. Por isso, Albrecht e outros (1996) estudaram o efeito da deleção dos receptores D1A em camundongos gerados por recombinação homóloga. Eles descobriram que a pressão sanguínea sistólica era maior em camundongos homozigotos e em heterozigotos do que nos controles de uma ninhada de ambos os sexos gerada sexualmente; além disso, camundongos carente de um ou dos dois alelos do Drd1 desenvolveram hipertensão diastólica (diástole é a dilatação pós-sistólica normal das cavidades cardíacas, durante a qual estas se enchem de sangue; a diástole atrial precede a diástole ventricular. Stedman)

O bloqueio crônico dos receptores de dopamina D2, um mecanismo comum de ação para drogas anti-psicóticas, regula para menos os receptores D1 no córtex pré-frontal, como mostrado por Castner e outros (2000), e produz severas reduções no trabalho de memória. Esses déficits foram revertidos em macacos pela co-administração de um agonista de curto prazo do D1, o ABT431, e essa melhora foi mantida por mais de um ano após a cessação do tratamento do D1. Castner e outros (2000) concluíram que a modulação farmacológica da via de sinalização do D1 produz mudanças de longa duração nos circuitos funcionais subjacentes ao trabalho de memória. A restauração dessa via por breve exposição ao agonista pode proporcionar uma estratégia valorosa para a intervenção terapêutica na esquizofrenia e outros estados de disfunção da dopamina.

Fonte: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?id=126449