Resumen de Estudio de la proteína HINT1: actividad SUMO proteasa, regulación de canales TRPs e implicación en el síndrome bipolar y la actividad motora
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La proteína HINT1 (histidine triad nucleotide-binding protein 1) está muy conservada en filogenia. A nivel clínico, se ha asociado con diversas patologías, particularmente con trastornos psiquiátricos, como la esquizofrenia y el trastorno bipolar, y motores, como la neuropatía axonal recesiva autosómica con neuromiotonía (ARAN-NM), en cuyos pacientes se han descrito 15 mutaciones de la HINT1 causantes de esta enfermedad. A nivel celular, la HINT1 actúa como proteína de ensamblaje y/o chaperona tanto en la membrana plasmática como en el núcleo, donde interacciona con proteínas de señalización y factores de transcripción, siendo esencial en la regulación funcional de una serie de receptores acoplados a proteínas G. En el presente estudio hemos profundizado en algunos aspectos de la fisiología de la proteína HINT1. Así, mediante pruebas conductuales se ha observado que los ratones carentes de esta proteína desarrollan un fenotipo bipolar. Estos animales manifiestan de forma espontánea un comportamiento ¿maniaco¿ que, en respuesta a situaciones estresantes, vira hacia conductas de tipo depresivo. Además, nuestro estudio muestra que los ligandos del receptor sigma 1 (s1R) se comportan como fármacos antimaniacos, normalizando esta conducta en los ratones HINT1-/- sin alterar la de los animales control. A nivel molecular, estos animales muestran una serie de diferencias relacionadas con las descritas en humanos con síndrome bipolar. Así, los ratones HINT1-/- tienen alterada la regulación de la quinasa GSK3b, la PKC se encuentra más activa y los receptores de glutamato tipo NMDA están enriquecidos en subunidades NR2B. Un hallazgo particularmente interesante es el descubrimiento de que la HINT1 es una SUMO proteasa y que la tríada C84-D87-H114 constituye su núcleo catalítico. Esta actividad le permite eliminar el SUMO tanto de proteínas con las que se asocia, como la RGSZ2, o el dominio intracelular de la teneurina 1, como de proteínas con las que no establece complejos, como la RanGAP1. Otro aspecto novedoso es que la HINT1 es la primera SUMO proteasa descrita cuya actividad está regulada por iones zinc, calcio-calmodulina (Ca2+-CaM) y procesos redox. Es de destacar que los mutantes humanos de la HINT1 responsables de la ARAN-NM muestran una actividad SUMO proteasa alterada, abolida en la mayoría de ellos y presente, aunque desregulada, en unos pocos. Además, con excepciones puntuales, estos mutantes de la HINT1 apenas establecen asociaciones con otras proteínas de señalización.
Asimismo, hemos descrito que la HINT1, el receptor sigma 1 (s1R) y la CaM interaccionan con varios receptores de tipo TRP en los que la actividad de los ligandos del s1R viene condicionada por la región citosólica a la que se une el receptor "agonist bias". Por otra parte, hemos caracterizado la asociación del TRPA1 con los receptores MOR y NMDA en varias estructuras del sistema nervioso. La presencia de los complejos TRPA1-MOR y TRPA1-NMDAR se modifica en respuesta a diferentes tratamientos farmacológicos y en modelos de dolor inflamatorio y neuropático. La CaM promueve el acoplamiento del TRPA1 con el MOR y la subunidad NR1 del NMDAR. Los resultados de esta Tesis Doctoral han demostrado que los ratones HINT1-/- cumplen los requisitos para ser utilizados como un modelo animal del trastorno bipolar humano. A nivel molecular, hemos descrito la actividad SUMO proteasa de la HINT1, que está alterada en los mutantes causantes de la ARAN-NM, así como sus interacciones con diferentes proteínas de señalización. Nuestra conclusión es que el bloqueo temprano de la expresión de estos mutantes debería reducir sustancialmente la progresión del deterioro motor en los individuos afectados por estas mutaciones. Por tanto, este estudio aporta nuevos aspectos a la función de la HINT1 en el sistema nervioso, con especial relevancia en su papel en conductas maniacas, trastorno bipolar y la ARAN-NM.
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The phylogenetically highly conserved histidine triad nucleotide-binding protein 1 (HINT1) belongs to the HIT family, which is characterized by a histidine triad involved in hydrolase activity in several of its members, although the physiological substrates of HINT1 are unknown. At the clinical level, HINT1 has been related to various pathologies, especially with psychiatric disorders, such as schizophrenia and bipolar disorder, and motor disorders, such as autosomal recessive axonal neuropathy with neuromyotonia (ARAN-NM), in whose patients 15 recessive point mutations of HINT1 have been described causing this disease. At the cellular level, HINT1 is found in the plasma membrane, nucleus, and cytosol. At the plasma membrane, HINT1 acts as an assembly and/or chaperone protein interacting with a wide variety of signaling proteins, including regulators of G protein signaling (RGS) and NMDA glutamate receptors, as well as being essential in the functional regulation of several G protein-coupled receptors. In the nucleus, HINT1 plays an important role as a transcriptional repressor by associating with different transcription factors, such as the Pontin/Reptin complex and the intracellular domain (ICD) of teneurin 1. In addition, HINT1 is considered a tumor suppressor protein as it participates in the DNA damage response, promotes apoptosis and inhibits cell proliferation in various cancers...
