TRÁFICO DE PROTEÍNAS, BIOGÉNESIS Y RECICLAJE DE LA

TRÁFICO DE PROTEÍNAS, BIOGÉNESIS Y RECICLAJE DE LA SUPERFICIE CELULAR: MECANISMOS Y ENFERMEDAD - DR. ALFONSO GONZÁLEZ D.
TRÁFICO DE PROTEÍNAS, BIOGÉNESIS Y RECICLAJE
DE LA SUPERFICIE CELULAR:
MECANISMOS Y ENFERMEDAD
Dr. Alfonso González (1)
INTRODUCCIÓN
La mayor parte de los procesos fisiológicos
y sus alteraciones patogénicas tienen
como base algún aspecto de la función
de la superficie celular. Así también, los
tratamientos de diversas enfermedades
frecuentemente intentan restituir o inhibir
procesos que ocurren en esta región de la
célula. Se entiende entonces que la Biología
Celular tiene entre sus aspectos más
intensamente estudiados a los mecanismos
que determinan y controlan las funciones
de la superficie celular. En su orientación
biomédica incluye las consecuencias
patogénicas de las disfunciones de
estos mecanismos. Los estudios en este
campo se abordan desde las más diversas
perspectivas, pero generalmente pueden
enmarcarse en dos grandes áreas: i) los
mecanismos que generan y mantienen la
organización y estructura de la superficie
celular, su biogénesis, remoción, reciclaje
y restructuración; ii) los procesos que dan
cuenta de los requerimientos nutricionales,
el balance y flujo iónico, y la interpretación
de señales externas. En ambos campos
aparece en mayor o menor grado, como
un aspecto crucial, el fenómeno del tráfico
vesicular de proteínas en la célula. Aquí
revisaremos brevemente la maquinaria
que genera y mantiene la composición
de proteínas de la superficie celular, y en
subdominios de ella, a través del tráfico
vesicular de proteínas en las rutas exocítica
y endocítica. En estas rutas se han estado
encontrado continuamente nuevos blancos
susceptibles de disfunción patogénica
y/o de intervención terapéutica (1-3).
Veremos algunos aportes realizados por
nuestras investigaciones, especialmente en
relación con la generación de fenotipos
celulares polarizados y con la regulación
de la disponibilidad de receptores en la
superficie celular. También veremos cómo
el interés particular en este campo nos ha
llevado a hallazgos inesperados y de gran
relevancia para otros campos, como el de
señalización relacionada con cáncer y el
de la patogenia neuropsiquiátrica del lupus
eritematoso sistémico (LES).
EL PROBLEMA GENERAL DE LA
DESTINACIÓN DE PROTEÍNAS EN
LA CÉLULA
Si consideramos a la célula eucarionte como
un sistema de membranas y compartimentos
membranosos donde se realizan distintas
funciones en virtud de sus particulares
composiciones proteicas, surge la pregunta
sobre cómo se destinan las proteínas
después de su síntesis en ribosomas a sus
respectivos sitios de función (4, 5). Más de
30 años de investigación han revelado que
la información genómica especifica no sólo
la actividad de las distintas proteínas sino
también el sitio donde se lleva a cabo su
(1) Profesor Titular, Departamento de Inmunología Clínica y Reumatología.
Investigador Principal del Centro Joaquín Luco de Regulación Celular y Patología
(FONDAP) y del Instituto Milenio de Biología Fundamental y Aplicada (MIFAB).
Correspondencia: [email protected]
función. Hoy día sabemos que las proteínas
contienen señales de destinación y que
existen complejas maquinarias capaces
de reconocer estas señales y destinar
proteínas selectivamente hacia las diversas
localidades celulares (6).
La membrana plasmática constituye
el límite o borde contenedor de los
componentes integrales de la célula,
separándolos del medio. Al mismo tiempo
constituye la estructura que relaciona a la
célula con su entorno. La superficie celular
se estructura en la cara externa de la
membrana plasmática. Aquí, los dominios
extracelulares de las proteínas que atraviesan
la membrana plasmática o se anclan a ella
por tallos lipídicos determinan la gama de
interacciones que la célula establece con su
ambiente. Esto incluye interacciones con
otras células, con la matriz extracelular,
con nutrientes, con iones, con variados
estímulos o con patógenos. En cambio, en
la cara interna de la membrana plasmática
se establecen las interacciones moleculares
que regulan la forma y el movimiento
celular, la secreción, el tráfico endocítico y
las cascadas de señales desencadenadas por
estímulos externos. La secreción de enzimas,
hormonas y citoquinas, la interpretación
de señales externas, la nutrición celular,
los mecanismos de defensa del sistema
inmune y las interacciones célula-patógeno
dependen todos de la composición
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BOLETÍN ESCUELA DE MEDICINA U.C., PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE
proteíca de la membrana plasmática.
Esta composición especifica el conjunto
de receptores, transportadores, canales
iónicos, enzimas y moléculas de adhesión
que la célula utiliza para interrelacionarse
con su ambiente. Así, la composición
de la membrana plasmática determina
las funciones que sirven a la nutrición y
homeostasis celular y a la elaboración de
comportamientos celulares adecuados a las
situaciones condicionadas por el entorno.
Incide, por lo tanto, en la supervivencia de
la célula y en su adecuada integración y
función coordinada en tejidos y órganos.
Sin embargo, la dotación de proteínas
de la superficie celular representa una
muy pequeña proporción de las proteínas
totales que fabrica la célula. Esto refleja
la existencia de estrictos mecanismos de
selección y destinación de proteínas a la
membrana plasmática (4-6). Más aún,
adicionando un nivel de complejidad
mayor, las células que tienen un fenotipo
polarizado, tal como las células epiteliales
y neuronas, poseen una superficie celular
dividida en dominios funcional, bioquímica
y morfológicamente distintos, (apical/
basolateral o axonal/somatodendrítico).
Estas células regionalizan las funciones de
su superficie destinando distintas proteínas
a cada dominio (7). Los mecanismos que
seleccionan y destinan proteínas específicas
a la superficie celular, o a subdominios de
ella, se basan en señales de destinación
que operan en el sistema de transporte
vesicular de proteínas en las ruta exocítica
y endocítica.
Con este marco conceptual nos centraremos
en algunas particularidades que hacen
posible la generación de fenotipos
celulares polarizados y la regulación de la
disponibilidad de receptores en la superficie
celular, dos aspectos fundamentales de la
interacción célula-medio.
TRÁFICO DE PROTEÍNAS EN
LAS RUTAS EXOCÍTICA Y
ENDOCÍTICA
La ruta exocítica nutre de proteínas a la
membrana plasmática y es responsable
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de la secreción y de la destinación de
proteínas lisosomales (8, 9), mientras
que la maquinaria endocítica remueve
selectivamente
proteínas
específicas
de la superficie celular, que luego son
recicladas, transportadas a otro dominio
de la membrana plasmática o bien
degradadas en lisosomas (10, 11). Este
tráfico de proteínas se realiza a través de
vehículos vesiculares que emergen de un
compartimiento membranoso y se funcionan
específicamente con otro compartimiento
membranoso (12). Constituye la base de los
procesos de biogénesis, remoción, reciclaje
y reestructuración de la superficie celular.
Las proteínas que entran a la ruta exocítica
tienen una señal peptídica (péptido señal)
que determina que su síntesis ocurra en
ribosomas unidos a las membranas del
retículo endoplasmático (ER) (6, 13). Estos
ribosomas junto con el complejo proteico
llamado translocón establecen un túnel
que atraviesa la membrana del RE, en el
cual crece la proteína naciente (14, 15).
De esta manera, las proteínas atraviesan
la membrana a medida que se sintetizan
y de acuerdo a su estructura pueden ser
completamente descargadas al lumen del
RE (proteínas solubles o de secreción) o
insertarse en sus membranas (proteínas de
transmembrana). Ingresan al RE proteínas
que cumplen su función en este organelo
o en el complejo de Golgi, proteínas
de membrana plasmática, proteínas de
secreción y proteínas lisosomales, así como
también las proteínas de ciertos virus que
se ensamblan en compartimentos de la ruta
exocítica o en la membrana plasmática (9,
16).
En el RE, las proteínas se pliegan
adquiriendo una conformación compatible
con su función. En su gran mayoría son
glicosiladas y se someten a un sistema de
control de calidad mediado por chaperonas,
que retiene las proteínas mal plegadas y
las retro-transloca hacia el citosol, donde
son degradadas por el proteasoma (17,
18). Alteraciones en este sistema podrían
contribuir a la patogenia de ciertas
enfermedades neurodegenerativas, tales
como el Parkinson (19), las enfermedades
del Prion, también llamadas encefalopatías
espongiformes transmisibles (20), y la
enfermedad de Huntington (21).
Las proteínas del complejo de Golgi y
las proteínas de secreción, de membrana
plasmática y de lisosomas son transportadas
selectivamente desde el RE hacia el
aparato de Golgi, descargándose en las
cisternas cis-Golgi. Las proteínas propias
de este organelo se distribuyen en distintas
cisternas, cis, mediales y trans, según su
función, mientras que las otras proteínas
transitan por este organelo sufriendo
diversas modificaciones, incluyendo el
remodelamiento de sus oligosacáridos y
cortes proteolíticos, para ser finalmente
destinadas desde la región más trans-Golgi,
o red-trans-Golgi (TGN), a sus respectivos
sitios de función (gránulos de secreción,
membrana plasmática, lisosomas) (9, 22).
El tráfico desde el RE al Golgi y desde el
TGN hacia los lisosomas o la membrana
plasmática ocurre mediante vesículas y
túbulos transportadores (23). El tráfico
intra-Golgi parece involucrar sistemas
de transporte vesicular, maduración y
progresión de cisternas, y difusión a través
de continuidades entre cisternas, variando
según la proteína cargo (24, 25).
Una vez en la superficie celular, ciertas
proteínas entran de manera constitutiva
a la ruta endocítica y reciclan, tal como
ocurre con los receptores de lipoproteínas
de baja densidad (LDLR) y de transferrina
(TfR) (1, 10). En cambio, los receptores que
transducen señales externas, incluyendo
receptores de factores de crecimiento,
generalmente entran a la ruta endocítica
inducidos por sus ligandos y, en distinto
grado, tienden a reciclar estando activos
o a destinarse a lisosomas para su
degradación. Así, la endocitosis juega un
papel importante no sólo en la nutrición
celular sino también en la transducción de
señales externas (10, 26). La ruta endocítica
TRÁFICO DE PROTEÍNAS, BIOGÉNESIS Y RECICLAJE DE LA SUPERFICIE CELULAR: MECANISMOS Y ENFERMEDAD - DR. ALFONSO GONZÁLEZ D.
Tabla 1. EJEMPLOS DE ENFERMEDADES QUE INVOLUCRAN ALTERACIONES EN EL TRÁFICO VESÍCULAR O EN EL PROCESAMIENTO DE PROTEÍNAS
Alteración o Enfermedad
Proteínas y Defectos
Referencias
Fibrosis quística
Canal de cloro (CFTR), destinación
Inclusiones (o atrofia) de
microvellosidades
Destinación de proteínas apicales en enterocitos.
GTPasa Rab8
(35-37)
Hipercolesterolemia Familiar
Receptor de lipoproteínas de baja densidad.
Exocitosis y endocitosis
(1, 38)
Niemann-Pick tipo C
NPC1 y NPC2 y transporte intracelular de colesterol
Enfermedades de depósito o acumulación
en lisosomas. Síndrome de Fabri
Destinación de Proteínas lisosomales: Enzimas y
LAMP1. Control de calidad en RE
Deficiencia de sucrosa-isomaltosa
Enzima sucrosa-isomaltosa
Tangier
Falta de transportador ABCA1 y defectos en la ruta
endocítica
Síndrome de Griscelli
Síndrome Hermansky-Pudlak
GTPasas Rabs. Transporte de melanosomas,
actividad citotóxica en linfocitos T.
(32)
Alzheimer
Preselinina-1, gamma secretasa, APP, Furina,
destinación de proteínas
(45-48)
Alteraciones renales
Fallas en la destinación polarizada de proteínas
(49)
Neuropatías motoras y sensoriales
Proteína periférica de mielina 22 (PMP22)
(50)
Parkinson
Parkin, endocitosis del EGFR, proteasoma
(19, 51, 52)
Diabetes, autoinmunidad y cáncer
Oncogen Cbl (E3 ubiquitin ligasa), tráfico endocítico
del EGFR y otros receptores
Encefalopatías espongiformes
transmisibles
Proteína Prion, control de calidad en RE,
proteasoma, endocitosis
(20)
Enfermedad de Huntington
Huntingtina, agregados
(21)
también cumple funciones decisivas en los
mecanismos defensivos contra patógenos y
en los procesos infectivos de ciertos virus y
bacterias (27, 28). La entrada de proteínas
de transmembrana a la ruta endocítica es
mediada por señales de destinación alojadas
en sus dominio citosólicos y reconocidas
por adaptadores que interactúan con
clatrina (10).
FUNDAMENTOS BÁSICOS DEL
TRANSPORTE VESICULAR
El tráfico vesicular de proteínas está sujeto
a estrictos mecanismos de control (29).
Existen complejos proteicos que se adosan
a membranas específicas y proveen la
fuerza mecano-química que provoca la
curvatura de membrana necesaria para
generar una vesícula de transporte. Los
complejos generadores de vesículas que
se conocen hasta el momento son: la
clatrina (en el TGN y en la membrana
plasmática), el complejo COP-I (en Golgi)
(34)
complejos interactúan con o contienen
elementos que reconocen las señales de
destinación presentes en las proteínas que
serán transportadas, seleccionándolas así
para entrar en una vesícula de transporte
en el momento de su formación (23,
30). La vesícula de transporte también
incorpora una parte de un complejo de
fusión (v-SNARE), que al interaccionar
su
contraparte
presente
(8, 38, 40, 41)
(42)
y el complejo COP-II (en RE). Estos
con
(39)
en
la
membrana blanco (t-SNARE) determina
su fusión con esa y no con otra membrana
(12). Diversas proteínas GTPasas aportan
eventos regulatorios, importantes para la
vectorialidad y especificidad del transporte
vesicular (31, 32).
Disfunciones en esta maquinaria de
transporte vesicular o en el tráfico de
proteínas específicas pueden ser causales
de enfermedad (Tabla 1) (1, 2, 8, 20, 33).
(43, 44)
(53, 54)
DESTINACIÓN DE PROTEÍNAS EN
CÉLULAS POLARIZADAS
Las funciones fisiológicas de las células
epiteliales polarizadas y las neuronas
dependen en gran medida de su capacidad
de segregar conjuntos específicos de
proteínas a dominios discretos de la
membrana plasmática (55). Estos
dominios son bioquímica, morfológica y
funcionalmente diferentes en virtud de sus
composiciones particulares de proteínas, y
en cierta medida también de lípidos.
Los mecanismos de segregación polarizada
de proteínas se conocen mejor en células
epiteliales polarizadas gracias a la línea
celular MDCK (Madin-Darby canine
kidney). En cultivo, estas células expresan
uniones estrechas y forman monocapas
con polaridad apical/basolateral (56).
Alrededor de 20 años atrás, el trabajo
pionero de los Drs. Enrique RodríguezBoulan y David Sabatini en la New
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BOLETÍN ESCUELA DE MEDICINA U.C., PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE
York University Medical Center abrió
un camino para investigar las rutas de
transporte y los mecanismos moleculares
de la distribución polarizada de proteínas
(7). Estos investigadores descubrieron que
ciertos virus con envoltura brotan desde la
superficie apical (virus influenza), mientras
otros lo hacen por el polo basolateral
(virus de la estomatitis vesicular, VSV), de
las células MDCK (57). Luego se mostró
que las proteínas de la envoltura viral que
entran a la ruta exocítica, la hemaglutinina
(HA) del virus influenza y la proteína G del
VSV (VSVG), son segregadas a nivel del
TGN ya sea al polo apical o basolateral,
respectivamente (58). Los experimentos
iniciales que lograron expresar la HA y la
VSVG por transfección de cDNA en células
MDCK indicaron que estas proteínas
contienen toda la información necesaria
para ser destinadas polarizadamente y que
esta información debería estar localizada
en sus segmentos de transmembrana o
citosólicos (5, 59, 60). Trabajos posteriores
localizaron la información apical de la HA
en su segmento de transmembrana (61) y
la información basolateral de la VSVG en
su dominio citosólico (62).
RUTAS Y SEÑALES DE
TRANSPORTE APICAL Y
BASOLATERAL EN CÉLULAS
EPITELIALES
En células epiteliales, la destinación
polarizada de proteínas recién sintetizadas
se realiza primero a nivel del TGN, donde
se generan vehículos de transporte dirigidos
ya sea al dominio apical o al basolateral.
Una vez en la membrana plasmática, ciertas
proteínas que se endocitan pueden reciclar
hacia el mismo polo o transportarse hacia
el polo opuesto (transcitosis), indicando
que la ruta endocítica también posee un
maquinaria capaz de segregar proteínas
polarizadamente (7). Cómo se controla
este tráfico polarizado de proteínas y qué
relación existe entre las rutas y maquinarias
de destinación del TGN y de endosomas de
reciclaje, son importantes preguntas para
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las cuales tenemos sólo respuestas parciales
y en algunos casos controversiales. Sabemos
que las proteínas apicales y basolaterales
poseen señales de destinación codificadas
en segmentos de su estructura, pero los
mecanismos que las decodifican no han
sido aclarados . Tampoco se ha definido
bien la diversidad de rutas de transporte
hacia uno u otro polo y sus procesos de
regulación.
DESTINACIÓN APICAL
En proteínas de transmembrana, la
información apical se ha encontrado
alojada ya sea en dominios extracitosólicos,
de transmembrana o citosólicos. Una de
las hipótesis preponderantes, la hipótesis
de las balsas lipídicas (“lipid rafts”)
atribuye un papel crucial a microdominios
lipídicos estructurados por colesterol y
glicoesfingolípidos. En el TGN, estas balsas
lipídicas podrían servir de plataformas
donde se concentraría la maquinaria de
destinación apical (63). También se ha
atribuido un papel fundamental a la N- y
O-glicosilación, pero aún no es claro cómo
actúan los glicanos (64).
En nuestro laboratorio, al estudiar el
comportamiento exocítico del antígeno
de superficie de la hepatitis B y del canal
de potasio maxi-K, sensible a calcio y
voltaje, descubrimos un mecanismo de
destinación apical que funciona de manera
independiente de la glicosilación (65-67).
Es posible que co-existan vías dependientes
e independientes de glicosilación para
subgrupos de proteínas.
Recientemente se ha reportado que la
polaridad apical de ciertas proteínas
requiere la función de las galectinas 3 y
4 (68-70), dos lectinas de mamífero que
interactúan con beta-galactósidos en las
glicoproteínas. Esto apoyaría la hipótesis
que los glicanos constituyen señales apicales.
Sin embargo, el mecanismo de acción
de estas lectinas todavía es enigmático,
especialmente porque no poseen un péptido
señal para entrar a la ruta exocítica. En
nuestro laboratorio hemos mostrado que la
Galectina-8 utilizada como matriz puede
inducir polarización de linfocitos T a través
de interacciones con integrinas específicas,
induciendo una reorganización del
citoesqueleto de actina que se traduce en
la formación de un lamelipodio asimétrico,
como el de las células migratorias (71).
DESTINACIÓN BASOLATERAL
Respecto
de
las
proteínas
de
transmembrana basolaterales, en todos
los casos se han encontrado señales de
destinación localizadas en sus dominios
citosólicos. Estas señales frecuentemente
dependen de una tirosina en el contexto
YXXϕ (ϕ =residuo alifático/aromático), o
de motivos hidrofóbicos Leu-Z (donde Z es
habitualmente Leu, Ile o Val), que pueden
o no ser co-lineares con señales endocíticas.
Otros determinantes basolaterales no
comprometen a ninguno de estos residuos
y no presentan secuencias de consenso
caracterizadas (7, 72). No sabemos si todas
estos tipos de señales basolaterales emplean
las mismas vías de transporte para alcanzar
la superficie celular y tampoco sabemos si
son reconocidas por diferentes elementos
de la maquinaria de transporte. Hasta el
momento las evidencias comprometen a
los complejos adaptadores AP1B o AP4 en
la destinación de varias, pero no todas, las
proteínas basolaterales (7).
Estudiando el tráfico polarizado del
receptor “scavenger” clase B tipo I (SRBI) de lipoproteínas de alta densidad,
crucial en la homeostasis del colesterol,
en colaboración con el Dr. Atilio Rigotti
encontramos una función no sospechada
del colesterol en los mecanismos de
regionalización basolateral, que podría
extenderse a un subgrupo de proteínas. Al
extraer agudamente colesterol de la célula,
el SR-BI entra en una ruta de transcitosis
y es transportado desde el polo basolateral
al apical (73). Por lo tanto, el colesterol,
que antes sólo se había involucrado en la
regionalización apical, jugaría un papel
determinante en la segregación basolateral
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del SR-BI y tal vez de otras proteínas.
EL COMPLEJO DE GOLGI
DISCRIMINA ENTRE DISTINTAS
SEÑALES BASOLATERALES
Evidencias recientes obtenidas en nuestro
laboratorio indican que el aparato de Golgi
puede discriminar entre distintas señales
basolaterales. Nuestro enfoque introdujo
una novedad metodológica en el campo.
Para interferir con el sistema de transporte
en células vivas utilizamos péptidos
sintéticos con una secuencia de la proteína
Tat del HIV que provee la propiedad de
ingresar a la célula. Adicionando esta
secuencia a un péptido con la señal de
destinación basolateral de la proteína
VSVG, logramos competir específicamente
con el sistema de transporte de la VSVG,
pero no de una quimera que contiene
el segmento citosólico del EGFR (74).
Abrimos así la posibilidad de definir el
rango de variación existente en las rutas
basolaterales. Como subproducto de estos
experimentos, también mostramos que el
sistema de transporte desde el RE al Golgi
es capaz de discriminar entre distintas
proteínas de membrana plasmática (74).
CRUCE ENTRE LAS RUTAS DE
SECRECIÓN Y DE RECICLAJE
ENDOCÍTICO
Recientemente, en colaboración con
el Dr. Enrique Rodríguez-Boulan de la
Cornell University hemos dado evidencia
definitiva sobre la existencia de un cruce
entre las rutas exocítica y endocítica en el
transporte de proteínas desde el TGN a la
membrana plasmática en células epiteliales.
Encontramos que el TfR y la VSVG
pasan por un compartimiento endocítico
de reciclaje como estación obligatoria en
su ruta biosintética (secretoria) hacia la
membrana plasmática basolateral. Este
compartimiento endocítico está localizado
perinuclearmente, estrechamente adosado
al aparato de Golgi, e intercepta a la ruta
exocítica a la salida del TGN. En cambio,
el LDLR es transportado directamente
desde el TGN a la membrana plasmática
basolateral sin pasar por este compartimiento
endosomal de reciclaje, al cual llega sólo
después de ser endocitado en la superficie
basolateral (75, 76). Esta diversificación de
rutas basolaterales utilizadas por distintas
proteínas posiblemente tengan un correlato
funcional que aún desconocemos. Tal vez
refleja rutas de transporte con distintos
sistemas de regulación.
REGULACIÓN DE LA
DISPONIBILIDAD DE
RECEPTORES EN LA SUPERFICIE
CELULAR
El tráfico de proteínas en la ruta endocítica
es parte de los mecanismos de transducción
de señales, de los cuales depende la estricta
regulación de procesos de proliferación,
diferenciación, motilidad, adhesión y
muerte celular programada, fundamentales
primero durante el desarrollo del
organismo y luego en la homeostasis de
los tejidos. La endocitosis sin duda sirve a
un propósito nutricional, si se considera la
internalización de receptores tales como
los de lipoproteínas de baja densidad
y los de transferrina, de cuyos ligandos
las células extraen colesterol y hierro,
respectivamente. Pero la endocitosis de
receptores señalizadores, tales como los
del receptor del factor de crecimiento
epidermal (EGFR), aporta aspectos
temporales y espaciales a las señales
que emergen de estos receptores activos
durante su tráfico endocítico. También
proporciona un mecanismo de atenuación
de la señalización, destinando receptores
activos hacia la ruta de degradación
lisosomal (26, 77).
El EGFR es miembro de la familia de
receptores tirosina-quinasas ErbB (ErbB14) que incluye un protooncogene (ErbB2/Neu). El EGFR regula procesos de
proliferación y diferenciación celular y es un
blanco frecuente de disfunciones asociadas
a carcinogénesis (3, 78). Es también blanco
de nuevas drogas antitumorales, que
bloquean ya sea la unión del ligando o su
actividad tirosina-quinasa (3). El REGF
puede ser activado no sólo por sus propios
ligandos sino también por la estimulación
de otros receptores (transmodulación),
especialmente por receptores acoplados
a proteínas G (79). Nuestros resultados
recientes indican que los receptores P2Y1 de
núcleotidos extracelulares, especialmente
ADP, podrían ser reguladores ubicuos de la
actividad mitogénica y de la expresión del
EGFR en células epiteliales (80).
La ruta endocítica juega un papel
importante en la función del EGFR. Al
unir ligando, el EGFR se dimeriza, su
tirosina-quinasa se activa y el receptor
activo es endocitado por la vía de la
clatrina, continuando su señalizando
intracelularmente hasta que es destinado
a lisosomas para su degradación (77).
Alteraciones en la endocitosis del EGFR
pueden llevar a transformación tumoral
(81). El protooncogen Cbl regula el tráfico
endocítico del receptor, alterándose en su
versión oncogénica (82).
En nuestro laboratorio hemos descubierto
una nueva ruta de regulación de la
endocitosis del EGFR. Al inhibir la
actividad de la proteina quinasa A (PKA)
observamos internalización y acumulación
intracelular del REGF inactivo, en ausencia
de ligando. Este resultado indica que la
disponibilidad de REGF en la superficie
celular depende de la actividad basal de
PKA y, por lo tanto, deben existir sustratos
de esta quinasa que impiden que el REGF
entre por defecto a la ruta endocítica
(83). Esto nos ha llevado a indagar más
profundamente en la regulación de esta
vía, ya que podría utilizarse para remover
REGFs de la superficie de células tumorales
y disminuir su proliferación dependiente
de este receptor.
Por otro lado, nuestras observaciones
indican que la PKA también podría
controlar la disponibilidad en la superficie
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celular del SR-BI. En células epiteliales
polarizadas MDCK, describimos que el
SR-BI es destinado basolateralmente y es
transportado por transcitosis desde el polo
basolateral al apical en respuesta a estímulos
que activan la PKA (73). Si esto ocurriera
en el hígado, por ejemplo por efecto del
glucagón secretado después de una comida,
podría tener importantes consecuencias en
el metabolismo del colesterol.
DE RIBOSOMAS A PSICOSIS
AUTOIMUNE
Por último, es interesante resaltar la
relevancia biomédica de un hallazgo que
surgió fortuitamente en nuestro laboratorio.
El interés en los mecanismos que destinan
proteínas a la superficie celular nos llevó a
encontrar un posible mecanismo patogénico
para las manifestaciones neuropsiquiátricas
que se observan en pacientes con lupus
eritematoso sistémico (LES).
Hace alrededor de 20 años se describió que
la psicosis lúpica se asocia a la producción
de autoanticuerpos contra proteínas
P ribosomales (anti-P) (84). Diversos
estudios, incluyendo los nuestros en la
población chilena (85), han corroborado
esta observación. Sin embargo, la
patogenia de estos autoanticuerpos sigue
siendo controvertida (86-88), en parte
porque algunas series han fallado en
encontrar esta asociación y en parte por
la falta de un mecanismo patogénico
plausible. Los ribosomas se encuentran
en el compartimiento citosólico de
todas las células y son inaccesibles a los
autoanticuerpos. Un avance importante
en la clarificación de este enigma ha sido
la observación que los anticuerpos antiP reaccionan con la superficie celular de
diversos tipos celulares (89). Las evidencias
sugerían que el posible antígeno de
superficie podría corresponder a una de las
proteínas ribosomales. Esto atrajo nuestro
interés ya que las proteínas ribosomales
no poseen un péptido señal que las haga
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entrar a la ruta exocítica y destinarse a la
superficie celular. Pensamos que podría
haber una ruta exocítica alternativa, que
merecía estudiarse.
Nuestros resultados rápidamente mostraron
que las evidencias descritas en la literatura
se debían a un artefacto metodológico
y que los anticuerpos anti-P reconocen
en cambio una proteína de alta masa
molecular, y no a una proteína ribosomal.
Al aislar y obtener la secuencia de esta
proteína vimos que se trataba de una nueva
proteína de transmembrana que expone un
epítopo P en la superficie de las neuronas.
Llamamos a esta proteína NSPA (Neuronal
Surface P Antigen). Al analizar el cerebro
de rata, encontramos esta proteína sólo en
neuronas y en ciertas regiones, incluyendo
áreas involucradas en memoria, cognición
y emoción. También observamos que
los anticuerpos anti-P causan influjos de
calcio sostenidos en neuronas en cultivo
primario, llevando a la muerte neuronal
por apoptosis. La inyección de los anti-P en
el cerebro de ratas también desencadena
apoptosis neuronal. Todos estos resultados
demuestran que los autoanticuerpos
anti-P tienen efectivamente potencial
patogénico y contribuyen a visualizar por
primera vez un mecanismo básico para
el lupus psiquiátrico (90). Estos resultados
abren también la posibilidad que la NSPA
esté involucrada en otras patologías
psiquiátricas. Los estudios futuros deberán
intentar dilucidar la función de esta nueva
proteína.
En resumen, hemos dado una visión general
sobre las rutas exocítica y endocítica y
su función en la generación del fenotipo
epitelial polarizado y en la regulación
de la disponibilidad de receptores en la
superficie celular. También hemos ilustrado
cómo los estudios acerca de un problema
en particular pueden llevar de manera
impredecible a entender mejor otros
problemas no relacionados directamente
con el tema inicial.
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