Mecanismos moleculares involucrados en la expresión del transportador de sodio/ioduro

Abstract

La acumulación de ioduro constituye el primer paso en la síntesis de hormonas tiroideas. El transportador de sodio/ioduro (NIS) es una glicoproteína que se localiza en la membrana basolateral de la célula folicular tiroidea y media el transporte activo de ioduro. Defectos genéticos que conducen a la pérdida de función de NIS conllevan al desarrollo de hipotiroidismo congénito dishormonogénico producto de una deficiencia en el transporte de ioduro (ITD). En adición a su rol en la biosíntesis hormonal, NIS constituye la piedra angular en el diagnóstico y tratamiento del carcinoma diferenciado de tiroides mediante la utilización de ioduro radioactivo. Desafortunadamente, 10-20% de los tumores tiroideos diferenciados y ~30% de las metástasis provenientes de tumores primarios capaces de acumular ioduro, pierden esta habilidad, siendo resistentes a la terapia con ioduro radiactivo. Particularmente, 70-80 % de los tumores tiroideos diferenciados expresan NIS en niveles normales (o aumentados) en comparación con el tejido normal adyacente. Sin embargo, NIS se localiza principalmente a nivel citoplasmático indicando que la disminución en la acumulación de ioduro se correlaciona con una alteración en su transporte a la membrana plasmática. A pesar de la relevancia clínica, aún se desconocen los mecanismos moleculares que determinan la expresión de NIS en la superficie celular. Considerando la importancia de conocer los mecanismos que regulan la expresión de NIS en la membrana plasmática, el objetivo del presente trabajo consiste en estudiar el rol de la región carboxilo terminal de la proteína y el efecto de variantes de NIS, identificadas en pacientes con hipotiroidismo congénito sospechados de ITD, en la expresión de NIS en la membrana plasmática. En este trabajo demostramos la relevancia de la región carboxilo terminal en el transporte de NIS a la membrana plasmática. En esta región identificamos tres motivos aminoacídicos claves (motivo triptofano ácido, motivo monoleucina y motivo PDZ tipo 1) que al ser reconocidos por proteínas adaptadoras regulan la expresión de NIS en la membrana plasmática basolateral. El motivo triptofano ácido (563-LWWD-566) es reconocido por la proteína Cadena Liviana 2 de la Kinesina-1 (KLC2) que media la salida de NIS desde el retículo endoplásmico (RE) hacia el complejo de Golgi. El motivo monoleucina (577-EEVAIL-583) es necesario para el transporte basolateral de NIS desde el trans-Golgi (TGN) hacia la membrana plasmática basolateral, y sería reconocido por el complejo adaptador de clatrina 1B (AP1B). Por último, el motivo PDZ tipo 1 (641-TNL-643) es reconocido por la proteína polar SCRIB que estabilliza la expresión de NIS en la membrana plasmática basolateral, retardando su internalización y posterior degradación por vía lisosomal. Por otra parte identificamos cinco nuevas variantes de NIS en pacientes con hipotiroidismo congénito y sospechados de ITD: D331N, G543R, S547R, G561E y L562M. Todas estas mutantes presentan maduración parcial a lo largo de la vía exocítica, revelando defectos en su expresión en la membrana plasmática y por ende, disminuyendo su capacidad de transportar ioduro, lo cual explica el fenotipo de los pacientes. De particular interés, las mutantes G561E y L562M, alteran el reconocimiento del motivo triptofano ácido por KLC2 produciendo la retención de las mutantes de NIS en el RE, disminuyendo consecuentemente su expresión en la membrana plasmática y por lo tanto la acumulación de ioduro en la célula folicular tiroidea. Considerando la importancia de dilucidar los mecanismos que regulan la expresión de NIS en la membrana plasmática de la célula folicular tiroidea en relación a los defectos observados en el carcinoma diferenciado de tiroides que limitan la eficacia terapéutica del tratamiento con ioduro radiactivo, nuestros estudios constituyen un avance significativo en la comprensión de los mecanismos que regulan la expresión de NIS en la membrana plasmática bajo condiciones fisiológicas. Estos hallazgos contribuirán a dar las bases para estudios futuros en células tumorales tiroideas que pondrán en evidencia los mecanismos que operan en el impedimento de la expresión de NIS en la membrana plasmática y permitirían desarrollar nuevas alternativas terapéuticas.