Patología y terapia moleculares en enfermedades heterogénicas y multigénicas
Manuel Palacín
Investigador Principal
Professor (Biochemistry and Molecular Biology Dept. - UB)
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correo-e : manuel.palacin
irbbarcelona.org
Introducción
Una de las funciones del riñón es la reabsorción tubular de los solutos, como los aminoácidos, filtrados en el glomérulo. Muchos transportadores de aminoácidos están involucrados en este proceso. Las aminoacidurias primarias heredadas (PIA, “Primary Inherited Aminoacidurias”) son provocadas por defectos en muchos de estos transportadores.
Durante los últimos diez años, los estudios sobre las PIA han puesto de manifiesto una parte de las bases moleculares de la reabsorción renal de los aminoácidos. Se han identificado los transportadores causantes de la cistinuria, intolerancia a la proteína con lisinuria, así como del trastorno de Hartnup (en la mayoría de los pacientes).
Sin embargo, los responsables de la cistinuria aislada (la aminoaciduria autonómica dominante hiperdibásica de tipo I, la lisinuria aislada, la iminoglicinuria renal familiar, la aminoaciduria dicarboxílica y el trastorno de Hartnup –en algunos pacientes-), aún están por esclarecer.
Los transportadores de aminoácidos heteroméricos (HAT) están compuestos por una subunidad pesada y por otra ligera. Esta característica es única entre los transportadores de aminoácidos de la membrana celular de los mamíferos. Se han clonado dos subunidades pesadas homólogas de la familia SLC3, rBAT (es decir, relativa al transporte aminoácido b0,+) y 4F2hc (es decir, la cadena pesada del antigen de superficie 4F2hc, también conocido como CD98 o proteína reguladora de fusión 1, FRP1).
Se han identificado diez unidades ligeras (los miembros de la familia SLC7, desde SLC7A5 hasta SLC7A14). De éstos, seis son partners de 4F2hc (LAT1, LAT2, y+LAT1, y+LAT2, asc1, y xCT); uno forma un heterodímero con rBAT (b0,+AT); hay dos (asc2 y AGT-1) que al parecer interaccionan con subunidades pesadas hasta ahora desconocidas; y el último (arpAT) puede interaccionar con rBAT, 4F2hc o una subunidad pesada no identificada. Hay dos subunidades ligeras que no se encuentran en los humanos: asc2 no se halla en la secuencia del genoma y arpAT es seriamente inactivada.
Áreas de interés científico
El objetivo general de nuestro grupo es determinar los mecanismos moleculares implicados en la reabsorción renal e intestinal de los aminoácidos. Este objetivo general se estructura en tres niveles:
- Identificación de los transportadores de aminoácidos implicados en la reabsorción de los aminoácidos y de los que son responsables del desarrollo de aminoacidurias hereditarias. Descripción de los mecanismos que fundamentan la pérdida de las funciones de transporte de los transportadores de aminoácidos por mutaciones causantes de enfermedades.
- Estudios estructurales y de relación de estructura-función de los transportadores de aminoácidos heteroméricos.
- Estudios de relación estructura-función del papel tumorígeno de la proteína multifuncional 4F2hc.
Líneas de Investigación
Para cumplir nuestros objetivos, nuestro grupo se estructura entorno a tres líneas de investigación:
1. Identificación de los transportadores de aminoácidos implicados en la reabsorción de los aminoácidos y de los que son responsables del desarrollo de aminoacidurias hereditarias
Nuestro laboratorio ofreció las observaciones básicas que condujeron a la identificación de una nueva familia de transportadores de aminoácidos, los transportadores de aminoácidos heteroméricos (HAT), con la clonación de rBAT y la identificación funcional de 4F2hc como proteínas subsidiarias de estos transportadores.
Por otra parte, hemos identificado cinco de las diez subunidades ligeras de los HAT (b0,+AT, y+LAT1, y+LAT2, LAT2 y ArpAT). Tres de estos transportadores están implicados en la reabsorción renal de los aminoácidos: a) sistema b0,+ (rBAT/bo,+AT), responsable de la reabsorción apical de los aminoácidos dibásicos y de la cistina; b) sistema y+L (4F2hc/y+LAT1), responsable de la efluxión basolateral de los aminoácidos dibásicos; c) sistema L (4F2hc/LAT2), responsable de la efluxión basolateral de diversos aminoácidos neutrales, entre las cuales se encuentra la cisteína.
Asimismo hemos identificado los transportadores de aminoácidos con deficiencia de cistinuria (rBAT/b0,+AT) e intolerancia a proteínas con lisinuria (4F2hc/y+LAT1).
Actualmente, estamos estudiando la fisiología de los transportadores basolaterales que son candidatos a desempeñar un papel en la reabsorción renal de aminoácidos y de aminoacidurias hereditarias. Además, estamos creando modelos de ratones con deficiencias en transportadores renales de reabsorción. En efecto, b0,+AT anula la cistinuria humana en los ratones genoanulados, incluyendo la litiasis cistinúrica. Este modelo actualmente se utiliza para identificar nuevos fármacos antilitiásicos.
2. Estudios de relación estructura-función de los transportadores de aminoácidos heteroméricos
Hemos demostrado que la subunidad ligera de los HAT es la parte catalítica de los transportadores. Adoptando el transportador xCT como modelo de subunidad ligera de los HAT, hemos delineado la topología de la membrana de estos transportadores e identificado residuos relevantes para su actividad de transporte. Asimismo, hemos resuelto la estructura del ectodominio de la cadena pesada 4F2hc a una resolución de 2.1 Å. Actualmente nos centramos en la estructura atómica de los HAT a partir de numerosas y distintas estrategias, entre las cuales se encuentra el estudio de homólogos procariotas de las subunidades ligeras.
3. Estudios de relación estructura-función del papel tumorígeno de la proteína multifuncional 4F2hc
4F2hc (también denominada CD98) es una proteína multifuncional implicada en el transporte de aminoácidos, en la fusión de las células y en la activación de las integrinas. Además, 4F2hc tiene actividad tumorígena. Sobre la base de la estructura atómica del ectodominio de esta proteína, actualmente estamos estudiando sus actividades potenciales de glucosidasa y/o lectina, así como las interacciones de proteínas con este ectodominio.
Financiación
Este grupo recibe financiación de las siguientes instituciones:
- Fundació La Caixa
- Ministerio de Educación y Ciencia
- Comisión Europea
- Generalitat de Catalunya
- Instituto de Salud Carlos III, Ministerio de Sanidad y Consumo
- Fundació La Marató-TV3
Más información
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