thumb|300px|Estructura del receptor de FSH (azul) unido a la molécula de FSH (cadena A en verde y cadena B en naranja). El receptor de hormona foliculoestimulante (FSH-R en inglés) pertenece a la familia de receptores acoplados a proteína G.
Son complejos proteicos transmembrana caracterizados por siete hélices hidrófobas insertadas en la membrana celular con dominios intracelulares y extracelulares de variables dimensiones en función del tipo de ligando. La porción intracelular del receptor de FSH está acoplado a una proteína G y, una vez que la hormona es activada por la interacción hormonal con el dominio extracelular, inicia una cascada de eventos que lleva finalmente a específicos efectos biológicos de la gonadotrofina.David L. Nelson, Michael M.Cox. Lehninger. Principios de Bioquímica. Quinta edición. Ed. Omega. 12.2 Receptores acoplados a proteinas G (pág 423).
Tras dos décadas de investigación usando aproximaciones bioquímicas clásicas, el cDNA del receptor de FSH fue clonado en 1990, el último en un grupo de receptores glicoproteicos relacionados con hormonas. Poco después las primeras mutaciones fueron descritas, con un impacto en el fenotipo reproductivo. L Abdennebi, L Couture, D Grebert, E Pajot, R Salesse, and JJ Remy. Generating FSH antagonists and agonists through immunization against FSH receptor N-terminal decapeptides. Journal of Molecular Endocrinology, Vol 22, Issue 2, 151-159 El nuevo conocimiento emergente de las mutaciones naturales y de trabajo molecular in vitro han proporcionado comprensión en aspectos fisiológicos y fisiopatológicos de la FSH.
Historia Alfred G. Gilman y Martin Rodbell recibieron el premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1994 por descubrir el sistema de las proteínas G.
Propiedades bioquímicas del R-FSH
Las primeras evidencias que las gónadas poseen sitios de unión específicos para la FSH datan del inicio de los años 70. El estudio más temprano, hecho sobre testículo de rata usando FSH humana marcada con tritio modificado, mostraron las características del receptor de FSH. La unión hormonal fue rápida, específica, saturable y dependiente de la temperatura. Los sitios de unión a la FSH fueron encontrados solo en el epitelio seminífero, asociado a la membrana celular, y con propiedades proteicas en la naturaleza. Finalmente, el receptor de FSH de rata no mostró rechazo a la FSH y pudo unirse a la hormona aun siendo de otra especie. En los siguientes años varios grupos de investigación trataron de aislar y describir los receptores de FSH. Estos experimentos clásicos aún representan la mayor contribución a la investigación sobre los receptores de FSH.
El estudio original dirigido a aislar y purificar el receptor de FSH estaba basado exclusivamente en tejido testicular. Muchos estudios sobre la caracterización de los sitios de unión a la FSH en la era pre molecular fueron realizados sobre receptores de FSH de murinos y bovinos, pero también en aves, en primates no humanos y en humanos. Posteriormente también se hicieron estudios sobre los receptores de FSH de otros animales mediante técnicas de la biología molecular.M. Simoni, E. Nieschlag and J. Gromoll. Isoforms and single nucleotide polymorphisms of the FSH receptor gene: implications for human reproduction. Human Reproduction Update, Vol.8, No.5 pp.413-421, 2002.
Después de los primeros intentos de aislar el receptor de FSH en ratas y novillos, dos clases de sitios de unión a la FSH fueron detectados, con alta afinidad y baja capacidad y con baja afinidad y alta capacidad, respectivamente. El componente de baja afinidad, sin embargo, era producto de un artefacto, y solo una clase del lugar de unión de alta afinidad pudo ser demostrado en muestras purificadas. La unión específica de la FSH es rápida a temperaturas fisiológicas y alcanza la saturación en 4 horas en todos los sistemas investigados.
Los receptores de FSH son particularmente abundantes en los testículos inmaduros bovinos, y la concentración es más alta en novillos comparada con la misma en testículos de rata y humano maduros. El contenido testicular de sitios de unión a la FSH se incrementa con la edad en ratas y bovinos, donde se observa un incremento en plasma de FSH, un aumento del tamaño de los testículos y el incremento de la concentración de receptores de LH en la pubertad. Hay muy poca, si bien ninguna, especificidad a nivel de especies en la interacción del receptor y la FSH, lo que muestra similares características de ambas moléculas en todo tipo de sistemas entre especies.
Respecto a la localización del receptor de FSH, estudios de auto radiografía mostraron que la FSH (previamente marcada) se puede localizar en la superficie de las células de Sertoli y en el exterior de las tight juntions (o uniones estrechas entre células polarizadas). Tras fijaciones hiperosmoticas, la cual produce un encogimiento del compartimento basal de las células, los lugares de unión a la FSH fueron evidentes en espermatogonias, aunque nunca se ha confirmado. Un reciente estudio inmunocitoquímico con un anticuerpo anti receptor de FSH mostró una distribución uniforme de la molécula en la membrana de las células granulosas y en el polo basal de las células de Sertoli alrededor de los espermatogonias. Se mostró que macrófagos intersticiales unían y acumulaban FSH y respondían a la administración de FSH. Las células endoteliales del tejido coronario en el espacio intersticial también fueron teñidas. Si alguna de estas localizaciones está relacionada con el transporte de largas hormonas glicosiladas hacia el lugar donde se tienen que unir al receptor aún está por determinar.D J Tisdall, K Watanabe, N L Hudson, P Smith and K P McNatty. FSH receptor gene expression during ovarian follicle development in sheep. Journal of Molecular Endocrinology (1995) 15 273-281
Estudio más tempranos mostraron que el receptor de FSH es una glicoproteína y que la interacción con el FSH es parcialmente dependiente de la presencia de fosfolípidos cuando se trabaja en el laboratorio con preparaciones de membranas. De hecho, los receptores acoplados a proteínas G están anclados a la membrana plasmática por acetilaciones de AG o unión de AG a proteínas, que estabilizan la conformación proteica y posiblemente juega un importante rol en la transducción de la señal. Lo que es más, la unión al receptor de FSH es dependiente de puentes disulfuro, que estabilizan la conformación del receptor.
Estudios de purificación nos han revelado la existencia de una amplia variabilidad de modelos de diferentes tamaños y formas del receptor. Aún después de que el cDNA predecía una única cadena peptídica con una masa molecular de 75 kDa, el receptor maduro extraído de la membrana celular de las células de Sertoli se ha encontrado ocasionalmente que tenga un tamaño más grande, y la controversia sobre la estructura del receptor aún no está resuelta.
El papel de nucleótidos de guanina en la función del receptor de FSH se ha hizo evidente cuando las proteínas G aún no se conocían, y la solubilización estable del receptor de FSH bovino demostró un acoplamiento físico y funcional a proteínas G. Mientras que efectos indirectos en la ruta de fosfoinositol son posibles, el incremento de FSH dependiente de cAMP intracelular fue reconocido como la principal señal del mecanismo de transducción en las células granulosas y de Sertoli y que la FSH induce una regulación negativa sobre el receptor.
Estructura molecular del RFSH
Estructura primaria predicha left|thumb|200px|Esquema simplificado de la estructura transmembrana de la proteína que presenta 7 dominios transmembrana como todas las proteínas GEl predicho receptor de FSH se compone de 695 aa (692 aa en la rata y 691 en equinos), incluyendo los 17 primeros aa, que codifican una señal peptídica hidrofóbica. La proteína madura consiste en 678 aminoácidos (aa) (675 aa en rata y 677 en equinos). Dependiendo de la especie, la masa molecular calculada basada en la secuencia de cDNA del receptor varía entre 75 y 76,5 kDa. Posteriores caracterizaciones de la secuencia de aminoácidos (y análisis de hidrophaty plot) revelaron que el receptor de FSH tiene un enorme dominio hidrofílico seguido de segmentos hidrofóbicos que atraviesan la membrana siete veces con una largura de entre 21 y 24 aa. En el C terminal la secuencia es altamente básica y de dominio citosolico.
El dominio extracelular del receptor se compone de 349 aa, seguido de 2464 aa que codifican el dominio transmembrana. El dominio relativamente corto C terminal de carácter intracelular se compone de 65 aa (63 en ratas). La homología entre diferentes especies de mamíferos es tan alta que llega a ser del 90% en el dominio transmembrana y del 85% en el dominio extracelular. 1. Dominio extracelular: El dominio extracelular del receptor de FSH expone varias características significativas de las estructuras primaria y secundaria. Se compone de varias unidades imperfectamente replicadas de aproximadamente 24 residuos cada una. Esta característica también está presente en los receptores de LH y TSH. Patrones similares, llamados repeticiones ricas en leucinas (LRR, leucine-rich repeats) se encuentran en proteínas involucradas en específicas adhesiones celulares de tipo proteína – proteína in varias especies (incluida la humana). Las repeticiones individuales constituyen unidades estructurales que alternan estructuras de hoja β con hélices α. La forma de la estructura no globular junto con la cara expuesta de hojas β paralelas es una explicación de la involucración de LRR en interacciones proteicas fuertes.
El alineamiento de los exones 2-9 en el dominio extracelular del receptor de FSH revela que hay al menos 10 LRR imperfectos. Las posiciones conservadas están ocupadas por Ile, Leu, Val, Ala y Phe (aa con radicales alifáticos). El patrón de los LRR está altamente conservado en los exones 2-8. En el exón 1 y la parte C terminal del dominio extracelular del receptor, codificado por el exón 10, no siguen el patrón. Son de naturaleza amfipática y participan en tareas de unión con la hormona y especificidad de la misma.
El dominio extracelular del receptor de FSH contiene varios residuos de cisteína localizados principalmente en los exones 1 y 10, dos de los cuales están en posición adyacente. Ocho residuos de cisteína se han conservado perfectamente en los receptores de LH y FSH, sugiriendo un rol crucial para la integridad conformacional del dominio extracelular de todos los receptores de hormonas glicoproteicas. El dominio extracelular del receptor de FSH tiene tres lugares para una glicosilación mediante un enlace N-glicosídico conservado en todas las especies en posiciones 191, 199 y 293. En los humanos y monos un cuarto lugar puede ser localizado en posición 318. Aunque se sugirió que el patrón de glicosilación podría afectar a la unión con la FSH, recientes estudios han indicado que la glicosolación se requiere para el plegamiento de la proteína y el tráfico hacia la membrana.
2. Dominio transmembrana: El patrón estructural de siete hélices transmembrana es típico de la familia de receptores acoplados a proteínas G. En cada miembro de este grupo se pueden encontrar siete extensiones hidrofóbicas de entre 20-25 aa que forman las hélices α transmembrana, conectados por “loops” (o secuencias) alternas intracelulares y extracelulares. Al igual que otros miembros de estas familias, el receptor de FSH contiene dos residuos de cisteína altamente conservados (en posiciones 442 y 517) en el primer y segundo “loop” extracelular, que es posible que formen un puente di sulfuro, el cual constriñe la conformación de la proteína. El triplete Asp-Arg-Tyr se cree que juega un papel esencial en la interacción entre el receptor y la proteína G, y está presente en el receptor de FSH en una versión modificada donde la Asp se ha sustituido por una Glu (en posiciones 466-468). La misma sustitución se observa en los receptores de LH y TSH.