Líneas de Investigación

Investigador Responsable: Dra. Cecilia Bouzat Investigadores: Dra. Carmen Esandi, Dr. Jeremias Corradi, Dra. Guillermina Hernando Becarios: Bioq. Juan F. Chrestia, Bioq. Julieta Mader, Farm. Noelia M. Rodríguez Araujo, Dra. Ornella Turani Personal de Apoyo: ----------

La comunicación rápida en sistema nervioso es mediada por canales iónicos activados por neurotransmisores. Entre ellos se encuentran los receptores de la familia Cys-loop, que incluye a receptores nicotínicos (AChRs), de serotonina 5-HT₃, de GABA y de glicina. La función esencial de estos receptores es acoplar la unión específica del neurotransmisor a la apertura del canal iónico que permite el pasaje de iones a través de la membrana y desencadena la respuesta celular. Este funcionamiento asegura la precisión y rapidez que requiere la comunicación neuronal. Poseen roles claves en procesos tales como aprendizaje, memoria, transmisión neuromuscular, procesamiento sensorial, adicción. Son blancos de drogas utilizadas en clínica, tales como bloqueantes neuromusculares, anestésicos, ansiolíticos, antieméticos, y de compuestos exógenos, tales como nicotina. En los últimos años se ha asociado un gran número de enfermedades humanas a un funcionamiento anormal de receptores Cys-loop, entre ellas se encuentran la Enfermedad de Alzheimer, Parkinson, esquizofrenia, epilepsias, hiperactividad, síndromes miasténicos congénitos. Para muchos de ellos, es aun necesario el desarrollo de nuevos fármacos. Estos receptores tienen importancia clínica adicional porque en parásitos son blancos de fármacos antihelmínticos. Además, se encuentran también células no neuronales, tales como células del sistema inmune donde poseen un rol inmunomodulador.

Las líneas del laboratorio incluyen: i) Estudios de estructura-función para dilucidar las bases mecanísticas y estructurales que gobiernan procesos fundamentales de funcionamiento de los receptores y determinan el inicio y duración de la respuesta sináptica; ii) Estudios de farmacología molecular para descifrar los mecanismos y sitios de modulación por fármacos para el tratamiento de desórdenes neurológicos asociados; iii) Estudios de funcionamiento molecular y roles fisiológicos de receptores en células inmunes; iv) Estudio de receptores Cys-loop en el nematodo C. elegans como modelo para el estudio de desórdenes de la transmisión neuromuscular en humanos y como modelo de nematodo parasítico para identificar nuevos agentes antihelmínticos. El proyecto abarca desde estudios moleculares de estructura-función en sistemas de expresión heteróloga hasta generación y análisis de cepas transgénicas de C. elegans modelos de enfermedades. Para su desarrollo se aplican técnicas de cultivo celular y biología molecular, registros electrofisiológicos de corrientes macroscópicas y de canales unitarios de alta resolución temporal, microscopía confocal y citometría de flujo, técnicas de purificación e identificación de compuestos químicos, y estudios in silico.

Los conocimientos generados por nuestra investigaciòn proveerán bases fundamentales para el conocimiento de la transmisión sináptica y para el desarrollo de nuevos fármacos y estrategias terapéuticas.

Publicaciones más importantes:

1. Bouzat C, Gumilar F, Spitzmaul G, Wang HL, Rayes D, Hansen S, Taylor P & Sine S (2004). Coupling of agonist binding to channel gating in an ACh-binding protein linked to ion channel. Nature 430, 896-900.
2. Bouzat C, Bartos M, Corradi J & Sine S (2008). The interface between ctivateular and transmembrane domains of homomeric Cys-loop receptors governs channel lifetime and rate of desensitization. J. Neurosc. 28, 7809-7818.
3. Rayes D, De Rosa MJ, Sine S & Bouzat C (2009). Number and locations of agonist binding sites required to activate homomeric Cys-loop receptors. J. Neurosc. 29, 6022-6032.
4. De Rosa MJ, Dionisio L, Agriello E, Bouzat C & Esandi MC (2009). Alpha 7 nicotinic acetylcholine receptor modulates lymphocyte activation. Life Scs. 85, 444-449.
5. Bartos M, Price S, Lummis S & Bouzat C (2009). Glutamine 57 at the complementary binding site face is a key determinant of morantel selectivity for alpha 7 nicotinic receptors. J. Biol. Chem. 284, 21478-21487.
6. Corradi J, Gumilar F & Bouzat C (2009). Single-channel kinetic analysis for activation and desensitization of homomeric 5-HT3A receptors. Biophys. J. 97, 1335-1345.
7. Andersen N, Corradi J, Bartos M, Sine S & Bouzat C (2011). Functional relationships between agonist binding sites and coupling regions of homomeric Cys-loop receptors. J. Neurosc. 31, 3662-3669.
8. Dionisio L, De Rosa MJ, Bouzat C & Esandi MC (2011). An intrinsic GABAergic system in human lymphocytes. Neuropharmacol. 60, 513-519.
9. Hernando G, Berge I, Rayes D & Bouzat C (2012). Contribution of subunits to Caenorhabditis elegans levamisole-sensitive nicotinic receptor function. Mol. Pharmacol. 82, 550-560.
10. Bouzat C (2012). New insights into the structural bases of activation of Cys loop receptors. J. Physiol. Paris 106, 23-33.
11. Andersen N, Corradi J, Sine SM & Bouzat C (2013). Stoichiometry for activation of neuronal alpha-7 nicotinic receptors. Proc. Nat. Acad. Scs. of the United States (PNAS) 110, 20819-20824.
12. Hernando G & Bouzat C (2014). Caenorhabditis elegans Neuromuscular junction: GABA receptors and ivermectin action. PLoS One 9(4), 1-9.
13. Corradi J & Bouzat C (2014). Unraveling mechanisms underlying partial agonism in 5-HT3A receptors. J. Neuroscs. 34, 16865-16876.
14. Dionisio L, Bergé I, Bravo M, Esandi MC & Bouzat C (2015). Neurotransmitter GABA activates muscle but not alpha7 nicotinic receptors. Mol. Pharmacol. 87, 391-400.
15. Corradi J, Thompson A, McGonigle I, Bouzat, C & Lummis S (2015). 5-HT₃ receptor brain type B-subunits are differentially expressed in heterologous systems. ACS Chem. Neurosc. 6, 1158-1164.
16. Andersen N, Nielsen BE, Corradi J, Tolosa MF, Feuerbach D, Arias HR & Bouzat C (2016) Exploring the positive allosteric modulation of human alpha7 nicotinic receptors from a single-channel perspective. Neuropharmacol. 107, 189-200.
17. Corradi J & Bouzat C (2016) Understanding the bases of function and modulation of alpha7 nicotinic receptors: Implications for drug discovery. Mol. Pharmacol. 90, 288-299.
    
18. Zanetti S, Ziblat A, Zwirner NW & Bouzat C (2016). Expression and functional role of alpha7 nicotinic receptor in human NK cells. J. Biol. Chem. 291(32), 16541-16552.
    

A) Esquema cinético del receptor 3A de serotonina de ratón (5-HT3A). Corrientes macroscópicas (B) y canales unitarios (C) simulados en base al modelo cinético propuesto.

Modelos de las orientaciones más representativas de distintos agonistas en el sitio de unión del receptor de serotonina 5-HT3A.

A) Sitios potenciales de unión de la hidrocortisona (HC) en el receptor homomérico 5-HT3A de ratón revelados por molecular docking. B) Efectos de la HC sobre la activación del receptor 5-HT3A.

La comparación de la activación del  receptor α7 humano mutante (A) o salvaje en presencia de un potenciador (B) con 1 y 5 sitios de unión de agonista funcionales permitió determinar que una sola molécula de acetilcolina se requiere para activar α7.

Las células NK humanas expresan el receptor nicotínico (nAChR) α7 (A) y la activación de α7 nAChR por el agonista específico PNU-282987 (P) en células NK estimuladas con citoquinas produce una disminución en los niveles y la movilización nuclear de NF-κB p65 (B). Este efecto es abolido si las células se tratan previamente con el antagonista específico α-Bungarotoxina (α-BTX).