Desvelado el mecanismo de acción de las proteasas romboides
Las proteasas romboides constituyen una familia de proteasas intramembrana conocidas por su participación en funciones biológicas muy importantes, incluyendo la señalización intracelular, la dinámica mitocondrial y la invasión de parásitos eucariotas. A pesar de la existencia de nuevos datos sobre la estructura cristalina de las proteasas intramembrana en procariotas, aún se sabe muy poco del mecanismo de acción de estas enzimas en mamíferos y bacterias. Esto se debe en gran medida a la falta de información estructural sobre los complejos proteasa romboide-sustrato. Para arrojar luz sobre la función de estas enzimas, los investigadores del proyecto RHOMBOID SUBSTRATES estudiaron sus sustratos naturales combinando análisis avanzados de especificidad por el sustrato, técnicas proteómicas cuantitativas y métodos genéticos. Los sustratos identificados ayudaron a desvelar los mecanismos que rigen la función biológica de determinadas proteasas romboides tanto en células epiteliales humanas como en una bacteria modelo. Nuevos sustratos ayudan a determinar el mecanismo de acción de las proteasas romboides Los estudios con proteasas romboides de Escherichia coli y Bacillus subtilis revelaron que estas enzimas ayudan a garantizar el control de calidad de las proteínas de membrana, un mecanismo similar a la degradación relacionada con el retículo endoplasmático (RE) observada en células eucariotas. Con respecto a la proteasas romboides en mamíferos, los esfuerzos se centraron en RHBDL2, uno de los cuatro homólogos enzimáticos conocidos de RHBDL presentes en la ruta de secreción. RHBDL2 se localiza en la membrana plasmática donde funciona como una secretasa catalizando la proteólisis de proteínas transmembrana de la superficie celular. Los investigadores emplearon técnicas proteómicas cuantitativas para identificar el repertorio de sustratos de RHBDL2. En este contexto, estudiaron varias moléculas nuevas que son escindidas de manera específica por RHBDL2, incluyendo el receptor de interleucina 6, el inhibidor de la proteasa de superficie celular Sprint 1, el receptor tirosina quinasa de colágeno DDR1, N-cadherina, entre otros. Curiosamente, estos sustratos exhibieron una alta especificidad ya que solo podían ser eliminados por RHBDL2 y no por otros parálogos romboides. El equipo identificó los principios básicos del reconocimiento de sustrato por las proteasas romboides y determinó por primera vez la estructura de un complejo formado por una proteasa intramembrana y péptidos derivados de sustrato. «Esto nos permitió diseñar nuevos ensayos de actividad con una alta sensibilidad y versatilidad y, lo que es más importante, nos llevó a descubrir una nueva clase de inhibidores de proteasas romboides, que presentan una eficacia y selectividad inigualables, y a tener una idea más clara sobre cómo modificar su selectividad», comenta el coordinador del proyecto, el profesor Strisovsky. Los compuestos identificados constituyen las primeras herramientas para estudiar la función biológica de las proteasas romboides y, además, podrían servir como inhibidores farmacológicos de dichas enzimas. La importancia clínica de las proteasas romboides La importancia clínica de las proteasas romboides apenas hoy comienza a vislumbrarse. «El análisis de la expresión génica de RHBDL2 y la caracterización pormenoriza de sus sustratos ponen de manifiesto que estos están sobreexpresados en el epitelio de la piel, vías respiratorias y tracto digestivo y exhiben cambios en su expresión bajo condiciones patológicas parecidas», añade el profesor Strisovsky. Algunos de los sustratos identificados parecen contribuir al mantenimiento de la homeostasis epitelial, un proceso complejo que requiere la regulación de la adhesión, la migración y la detección celular del entorno extracelular. Las proteasas romboides podrían tener un nuevo papel terapéutico, ya que la pérdida de la homeostasis epitelial es una característica distintiva de varias enfermedades como el cáncer, la inflamación y la fibrosis. Otros ejemplos de proteasas romboides con potencial utilidad clínica incluyen el homólogo PfROM4 de Plasmodium falciparum, que es necesario para la infectividad del parásito y, por tanto, su inhibición podría tener efectos antipalúdicos. Además, la proteasa romboide humana mitocondrial PARL funciona como un regulador negativo de la degradación mitocondrial. Dado que la patogénesis de la enfermedad de Parkinson está relacionada con la acumulación de mitocondrias dañadas, favorecer la autofagia mitocondrial mediante la inhibición de PARL podría tener efectos neuroprotectores. En conjunto, los descubrimientos y resultados del proyecto RHOMBOID SUBSTRATES mejoran el conocimiento existente y la capacidad para comprender las funciones fisiológicas de estas enzimas relevantes.
Palabras clave
Proteasa romboide, RHOMBOID SUBSTRATES, RHBDL2, homeostasis epitelial, PfROM4, PARL