Función de los proteasomas en la degradación intracelular de proteínas en células de mamífero.

Resumen

Las vías de degradación intracelular de proteínas, son numerosas y diferentes según la proteína, célula y situación metabólica. El proteasoma se considera una de las principales vías implicadas en estos procesos y esta Tesis Doctoral se ha centrado en averiguar algunos aspectos, todavía poco claros, en relación con esta vía proteolítica. Investigamos la posible existencia de poblaciones de proteasomas, en diversas localizaciones celulares que difieran en su composición en subunidades. Encontrando que tanto en hígado de rata como en células cultivadas de mamífero los proteasomas se localizan sobre todo en el citosol, pero también en el núcleo y asociados a la cara externa de la membrana del retículo endoplásmico. Además, las subunidades del proteasoma 20S y de sus complejos reguladores no se encuentran libres en las células en cantidades apreciables. Aunque los diferentes proteasomas se encuentran en todas esas localizaciones, la proporción de proteasomas 26S asociada al retículo endoplásmico es mayor que la de los proteasomas 20S y que los inmunoproteasomas y los proteasomas PA28 se encuentran en cantidades pequeñas en el núcleo. Determinamos en cultivos celulares, fibroblastos humanos, en diferentes condiciones de crecimiento, la contribución de los proteasomas y de otras vías proteolíticas a la degradación general de proteínas intracelulares. Encontrando que los inhibidores MG132 y ALLN, que han sido utilizados ampliamente como inhibidores específicos de los proteasomas, son también inhibidores muy eficaces de las vías proteolíticas lisosomales. Las principales vías proteolíticas en la degradación intracelular de proteínas de vida media corta y larga son los proteasomas y los lisosomas, que son responsables de un 80% o más de toda la degradación. Las distintas vías proteolíticas están reguladas de forma distinta ya que se activan o inhiben de manera diferente en las diferentes condiciones de crecimiento. Así por ejemplo, la macroautofagia se activa en ausencia de suero y/o de aminoácidos y su importancia disminuye en el ayuno prolongado, mientras que otras vías lisosomales diferentes a la macroautofagia se activan en células confluentes y su importancia aumenta en el ayuno prolongado. En cuanto a los proteasomas, son más activos en ausencia de suero probablemente debido a un incremento en la cantidad de proteínas ubicuitiladas y son menos activos en confluencia debido a la sustitución del complejo regulador 19S y de las subunidades intercambiables del proteasoma 20S por el complejo regulador PA28 y las subunidades del inmunoproteasoma, respectivamente. Analizamos el papel de los proteasomas en la degradación de una proteína específica de membrana plasmática, el receptor de LDL, y estudiamos si una de las mutaciones más frecuente en población española, la C358Y, que produce Hipercolesterolemia Familiar (HF), afecta a las vías degradativas de este receptor. Encontrando que la forma madura del receptor humano de LDL se degrada mayoritariamente por proteasomas, pero también por lisosomas y que la mutación C358Y del receptor humano de LDL retrasa su maduración provocando que parte de la forma precursora sea degradada por lisosomas y disminuye la estabilidad del receptor humano maduro de forma que su degradación transcurre a través de una vía casi exclusivamente lisosomal. Nuestros resultados suponen, por tanto, una cooperación de las dos principales vías degradativas en la degradación de una proteína específica. Además, una mutación puntual (C358Y) puede determinar que la vía de degradación del receptor cambie ya que en el caso del receptor mutante (C358Y) la vía degradativa pasa a ser mayoritariamente lisosomal. Es decir, los dos sistemas proteolíticos mayoritarios cooperan en la degradación de una misma proteína y su importancia relativa puede variar por mutaciones puntuales en la secuencia de la misma. __________________________________________________________________________________________________