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: agonzara@med.puc.cl 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 65 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 66 VOL. 32 Nº2 2007 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 67 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 68 VOL. 32 Nº2 2007 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 TRÁFICO DE PROTEÍNAS, BIOGÉNESIS Y RECICLAJE DE LA SUPERFICIE CELULAR: MECANISMOS Y ENFERMEDAD - DR. ALFONSO GONZÁLEZ D. 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 69 BOLETÍN ESCUELA DE MEDICINA U.C., PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE 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 70 VOL. 32 Nº2 2007 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. REFERENCIAS 1. ANDERSON, R.G. J. Goldstein and M. Brown: from cholesterol homeostasis to new paradigms in membrane biology. Trends Cell Biol 2003; 13:534-539. 2. HOWELL, G.J., HOLLOWAY, Z.G., COBBOLD, C., MONACO, A.P. AND PONNAMBALAM ,S. Cell biology of membrane trafficking in human disease. Int Rev Cytol 2006; 252:1-69. 3. GSCHWIND, A., FISCHER, O.M., AND ULLRICH, A. The discovery of receptor tyrosine kinases: targets for cancer therapy. Nat Rev Cancer 2004; 4:361-370. 4. SABATINI, D.D., KREIBICH, G., MORIMOTO, T., AND ADESNI, M. 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