BLOC-1 o biogénesis del complejo 1 de orgánulos relacionados con lisosomas es un complejo proteico de múltiples subunidades expresado de forma ubicua en un grupo de complejos que también incluye BLOC-2 y BLOC-3. BLOC-1 es necesario para la biogénesis normal de orgánulos especializados del sistema endosomal-lisosomal, como los melanosomas y los gránulos densos de plaquetas. Estos orgánulos se denominan LRO (orgánulos relacionados con lisosomas) y son evidentes en tipos de células específicos, como los melanocitos. La importancia de BLOC-1 en el tráfico de membranas parece extenderse más allá de dichos LRO, ya que ha demostrado funciones en la clasificación normal de proteínas, la biogénesis normal de las membranas y el tráfico vesicular. Por lo tanto, BLOC-1 tiene múltiples propósitos y su función se adapta según el organismo y el tipo de célula.
Las mutaciones en todos los complejos BLOC conducen a estados patológicos caracterizados por el síndrome de Hermansky-Pudlak (HPS), un trastorno de pigmentación subdividido en múltiples tipos según la mutación, lo que destaca el papel de BLOC-1 en la función LRO adecuada. También se cree que las mutaciones de BLOC-1 están relacionadas con la esquizofrenia, y la disfunción de BLOC-1 en el cerebro tiene ramificaciones importantes en la neurotransmisión. [1] [2] [3] [4] Se han realizado muchos esfuerzos para descubrir los mecanismos moleculares de la función BLOC-1 para comprender su papel en estas enfermedades.
La ultracentrifugación junto con la microscopía electrónica demostró que BLOC-1 tiene 8 subunidades (pallidina, capuchino, disbindina, Snapin, Muted, BLOS1, BLOS2 y BLOS3) que están unidas linealmente para formar un complejo de aproximadamente 300 Angstrom de longitud y 30 Angstrom de diámetro. . [5] La recombinación bacteriana también demostró subcomplejos heterotriméricos que contienen palidina, cappucinno y BLOS1, así como disbindina, Snapin y BLOS-2 como estructuras intermedias importantes. [5] Estos subcomplejos pueden explicar diferentes resultados funcionales observados al alterar diferentes subunidades BLOC-1. [2] Además, la flexión dinámica del complejo hasta 45 grados indica que la flexibilidad probablemente esté relacionada con el funcionamiento adecuado del BLOC-1. [5]
Dentro del sistema de endomembrana, BLOC-1 actúa en el endosoma temprano, como se observa en experimentos de microscopía electrónica, donde ayuda a coordinar la clasificación de proteínas de LAMPS (proteínas de membrana asociadas a lisosomas). [6] Múltiples estudios recapitulan una asociación con el complejo adaptador AP-3, una proteína involucrada en el tráfico vesicular de carga desde el endosoma temprano a los compartimentos lisosomales. [6] [7] BLOC-1 demuestra asociación física con AP-3 y BLOC-2 tras la inmunoprecipitación, aunque no con ambos complejos al mismo tiempo. [6] De hecho, BLOC-1 funciona en una ruta dependiente de AP-3 para clasificar CD63 (LAMP3) y Tyrp1. [6] Además, otro estudio sugiere que una ruta dependiente de AP-3 de BLOC-1 también facilita el tráfico de LAMP1 y Vamp7-T1, una proteína SNARE. [7] También se observa una ruta de clasificación de Tyrp1 independiente de AP-3 y dependiente de BLOC-2. [6] Por lo tanto, BLOC-1 parece tener un comportamiento de tráfico multifacético. De hecho, los ratones knockout para AP-3 mantienen la capacidad de administrar Tyrp1 a los melanosomas, lo que respalda la existencia de múltiples vías de tráfico de BLOC-1. [8] Sin embargo, la evidencia sugiere que BLOC-2 puede cruzarse directa o indirectamente con el tráfico de BLOC-1 aguas abajo de los endosomas tempranos; La deficiencia de BLOC-1 promueve Tyrp1 mal clasificado en la membrana plasmática, mientras que la deficiencia de BLOC-2 promueve la concentración de Tyrp1 en los compartimentos endosómicos intermedios. [8] Estos estudios demuestran que BLOC-1 facilita el transporte de proteínas a los compartimentos lisosomales, como los melanosomas, a través de múltiples rutas, aunque la asociación funcional exacta con BLOC-2 no está clara.
La mayoría de los estudios se han centrado en el BLOC-1 de mamíferos, presumiblemente debido a su asociación con múltiples estados patológicos en humanos. Aún así, está claro que BLOC-1 tiene una importancia evolutivamente conservada en el tráfico porque se ha propuesto que su homólogo de levadura, que contiene Vab2, module Rab5 (Vps21), que es esencial para su localización en la membrana, al actuar como receptor en los endosomas tempranos. para Rab5-GAP Msb3. [9] Aunque este estudio propone la función de BLOC-1 en los endosomas tempranos, recientemente se ha argumentado que la levadura no contiene un endosoma temprano. [10] A la luz de estos hallazgos más recientes, parece que BLOC-1 en realidad puede actuar en el TGN en la levadura. Sin embargo, BLOC-1 es importante para la función adecuada de la endomembrana en eucariotas tanto de orden inferior como superior.
En células de mamíferos, la mayoría de los estudios se han centrado en la capacidad del BLOC-1 para clasificar proteínas. Sin embargo, hallazgos recientes indican que BLOC-1 tiene funciones más complejas en la biogénesis de la membrana al asociarse con el citoesqueleto. El reciclaje de la biogénesis del endosoma está mediado por BLOC-1 como centro de la actividad citoesquelética. [11] La cinesina KIF13A y la maquinaria de actina (AnxA2 y Arp2/3) parecen interactuar con BLOC-1 para generar endosomas de reciclaje/túbulos de endosomas de reciclaje donde la acción de los microtúbulos puede alargar los túbulos y la acción de los microfilamentos puede estabilizar o escindir los túbulos. [11] La subunidad palidina BLOC-1 se asocia con componentes citoesqueléticos sinápticos en las neuronas de Drosophila melanogaster. [2] Por lo tanto, BLOC-1 parece participar tanto en la clasificación de proteínas como en la biogénesis de membranas a través de diversos mecanismos. Se necesitarán más estudios para sintetizar cualquiera de estas interacciones moleculares en posibles mecanismos unificados.
Los estudios de BLOC-1 en el sistema nervioso han comenzado a vincular numerosos mecanismos moleculares y celulares con su contribución propuesta a la esquizofrenia. Los estudios de eliminación del gen de disbindina DTNBP1 a través de ARNip demostraron que la subunidad de disbindina es integral para la señalización y el reciclaje del receptor D2 (DRD2), pero no del receptor D1. [1] Por lo tanto, las mutaciones BLOC-1 en la disbindina pueden alterar la señalización dopaminérgica en el cerebro, lo que puede conferir síntomas de esquizofrenia. [1] Estos resultados parecen ser relevantes para todo el complejo, ya que la mayoría de la disbindina expresada se localiza en el complejo BLOC-1 en el cerebro del ratón . [3] Además, la extensión adecuada de las neuritas parece estar regulada por BLOC-1, que puede tener vínculos moleculares con la capacidad de BLOC-1 para asociarse físicamente in vitro con proteínas SNARE como SNAP-25, SNAP-17 y sintaxina 13. [3] Esta interacción con las SNARE podría ayudar en el tráfico de membranas hacia las extensiones de neuritas. [3] Los estudios en Drosophila melanogaster indican que la palidina no es esencial para la homeostasis o la anatomía de las vesículas sinápticas, pero es esencial en condiciones de aumento de la señalización neuronal para mantener el tráfico vesicular desde los endosomas a través de mecanismos de reciclaje. [2] Los efectos de un gen Bloc1s6 no funcional (que codifica pallidina) en el metaboloma del hipocampo posnatal del ratón se exploraron mediante LC-MS, revelando niveles alterados de una variedad de metabolitos. [4] Los efectos particularmente intrigantes incluyen un aumento en el glutamato (y su precursora glutamina), un neurotransmisor excitador relacionado con la esquizofrenia, así como disminuciones en los neurotransmisores fenilalanina y triptófano. [4] En general, las modificaciones en el metaboloma de estos ratones se extienden también a las moléculas de nucleobases y lisofosfolípidos, lo que implica efectos de desregulación adicionales de las deficiencias de BLOC-1 en posibles contribuciones moleculares de la esquizofrenia. [4]
Las subunidades proteicas identificadas de BLOC-1 incluyen: