Mecanismos celulares y moleculares que regulan el transporte de membranas en células secretoras

Abstract

El transporte intracelular de proteínas es una actividad esencial para las células eucariotas. La vía secretora ejecuta el transporte de proteínas hacia el exterior celular y participa en el transporte de proteínas y lípidos entre los diferentes compartimentos de membrana que integran la vía. La coordinación de las distintas etapas de transporte entre los compartimentos intracelulares es necesaria para permitir el flujo de membranas y mantener el tamaño de las organelas y la homeostasis celular. Las proteínas que son transportadas a través de la vía secretora son traslocadas al Retículo Endoplásmico (RE) y, posteriormente, son reclutadas a regiones especializadas del mismo, denominadas sitios de salida del RE (ERES - “ER Exite Sites”). En estos sitios, el complejo proteico de cubierta tipo II (COPII) es el responsable de concentrar y seleccionar el material a ser exportado, y también participa en la deformación de la membrana necesaria para la generación de intermediarios de transporte. Luego, en la interfase de los ERES y el compartimiento intermedio entre RE y Golgi (ERGIC o VTCs) se produce el intercambio de COPII por el complejo de cubierta tipo I (COPI), que permite el transporte hacia el complejo de Golgi (anterógrado) o de vuelta al RE (retrógrado). La GTPasa Rab1 es primordial para el transporte anterógrado de proteínas y lípidos desde el Retículo Endoplásmico (RE) al complejo de Golgi, donde interacciona con múltiples efectores que integran la vía secretora. Rab1b participa en el reclutamiento del complejo COPI y la consiguiente maduración de los VTCs. En este trabajo se demostró que Rab1b interacciona con los componentes de COPII Sec23, Sec24 y Sec31, y que la inhibición de Rab1b modifica el fenotipo de COPII. Además, se observó que Rab1b modula la dinámica de asociación/disociación de COPII a membranas en la interfase de los ERES. Nuestros resultados sugieren que Rab1b es un regulador clave de la función y dinámica de asociación/disociación de COPII. Las vías de transporte intracelular de membranas son ubicuas, pero están diferencialmente desarrolladas en los diversos tejidos dependiendo de su función. Los órganos secretores deben adaptarse a la necesidad creciente de secreción de proteínas que ocurre durante el desarrollo, diferenciación, o cambio de las condiciones fisiológicas. Si bien la maquinaria de transporte que participa en la vía secretora ha sido ampliamente descripta, poco se conoce sobre la regulación de la capacidad secretora en células especializadas. Empleando como modelo secretor y respondedor a un estímulo específico la línea celular derivada de tiroides de rata Fischer, FRTL-5, se demostró que el estímulo con TSH promueve el incremento de los niveles de factores de transporte y del volumen del Golgi. Estos cambios ocurren de manera simultánea con la producción de proteínas importantes en la función tiroidea (cargo), sugiriendo que el incremento resultante en la maquinaria de transporte no es consecuencia del incremento de cargo. Además, se encontró que gran cantidad de factores de transporte poseen en su región regulatoria un motivo altamente enriquecido, el cual presenta alta homología con la secuencia descripta para el elemento respondedor a AMPc (CRE). Concordantemente, los cambios observados en los factores de transporte son mediados por la vía de la adenilato ciclasa/AMPc. Finalmente se observó que TSH induce la activación y el incremento de los niveles del factor de transcripción CREB3L1, quien promueve el incremento del volumen del complejo de Golgi, incluso en células no estimuladas. En conjunto estos datos indican que, se desencadena una respuesta celular global que le permite a la célula adaptarse al incremento de cargo, sugiriendo que vías de señalamiento comunes modulan la producción de genes específicos de tiroides y de la maquinaria de transporte.