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Proteína de unión al elemento regulador del esterol

Las proteínas de unión a elementos reguladores de esteroles ( SREBP ) son factores de transcripción que se unen a la secuencia de ADN del elemento regulador de esteroles TCACNCCAC. [2] Las SREBP de mamíferos están codificadas por los genes SREBF1 y SREBF2 . Los SREBP pertenecen a la clase de factores de transcripción de cremallera de leucina de hélice básica-bucle-hélice . [3] Las SREBP inactivadas están unidas a la envoltura nuclear y a las membranas del retículo endoplásmico . En células con niveles bajos de esteroles, las SREBP se escinden en un dominio N-terminal soluble en agua que se transloca al núcleo. Estos SREBP activados luego se unen a secuencias de ADN de elementos reguladores de esteroles específicos, regulando así la síntesis de enzimas involucradas en la biosíntesis de esteroles. [4] [5] Los esteroles a su vez inhiben la escisión de SREBP y, por lo tanto, la síntesis de esteroles adicionales se reduce a través de un circuito de retroalimentación negativa.

Isoformas

Los genomas de los mamíferos tienen dos genes SREBP separados ( SREBF1 y SREBF2 ):

Función

Las proteínas SREB son necesarias indirectamente para la biosíntesis del colesterol y para la absorción y biosíntesis de ácidos grasos . Estas proteínas funcionan con un elemento regulador de esteroles asimétrico (StRE). Las SREBP tienen una estructura similar a las proteínas hélice-bucle-hélice (HLH) de unión a caja E. Sin embargo, a diferencia de las proteínas HLH que se unen a la caja E, un residuo de arginina se reemplaza con tirosina, lo que las hace capaces de reconocer StRE y, por lo tanto, regular la biosíntesis de la membrana. [7]

Mecanismo de acción

subtítulo
Activación de SREBP por escisión proteolítica. Los precursores de SREBP se retienen en la sala de emergencias .Información sobre herramientas retículo endoplásmicomembranas a través de una estrecha asociación con SCAPInformación sobre herramientas sobre la proteína activadora de escisión SREBPy una proteína del INSIGInformación sobre herramientas de proteína genética inducida por insulinafamilia. En las condiciones apropiadas, SCAP se disocia de INSIG y escolta a los precursores de SREBP desde el ER hasta el aparato de Golgi . Una vez allí, dos proteasas, S1PProteasa del sitio 1 de información sobre herramientasy S2PProteasa del sitio 2 de información sobre herramientas, escinden secuencialmente la proteína precursora, liberando la forma madura de SREBP en el citoplasma. La forma madura luego migra al núcleo, donde activa el promotor de genes implicados en la captación o la síntesis de colesterol . El procesamiento de SREBP puede controlarse mediante el contenido de esteroles celulares.

Las células animales mantienen niveles adecuados de lípidos intracelulares (grasas y aceites) en circunstancias muy variables ( homeostasis de los lípidos ). [8] [9] [10] Por ejemplo, cuando los niveles de colesterol celular caen por debajo del nivel necesario, la célula produce más enzimas necesarias para producir colesterol. Un paso principal en esta respuesta es producir más transcripciones de ARNm que dirigen la síntesis de estas enzimas . Por el contrario, cuando hay suficiente colesterol, la célula deja de producir esos ARNm y el nivel de enzimas disminuye. Como resultado, la célula deja de producir colesterol una vez que tiene suficiente.

Una característica notable de esta maquinaria de retroalimentación regulatoria se observó por primera vez en la vía SREBP: la proteólisis intramembrana regulada (RIP). Posteriormente se descubrió que RIP se utiliza en casi todos los organismos, desde bacterias hasta seres humanos, y regula una amplia gama de procesos que van desde el desarrollo hasta la neurodegeneración.

Una característica de la vía SREBP es la liberación proteolítica de un factor de transcripción unido a la membrana, SREBP. La escisión proteolítica lo libera para moverse a través del citoplasma hasta el núcleo. Una vez en el núcleo, SREBP puede unirse a secuencias de ADN específicas (los elementos reguladores de esteroles o SRE) que se encuentran en las regiones de control de los genes que codifican las enzimas necesarias para producir lípidos. Esta unión al ADN conduce a una mayor transcripción de los genes diana .

La proteína precursora SREBP de ~ 120 kDa está anclada en las membranas del retículo endoplásmico (RE) y la envoltura nuclear en virtud de dos hélices que atraviesan la membrana en el medio de la proteína . El precursor tiene una orientación en horquilla en la membrana, de modo que tanto el dominio del factor de transcripción amino-terminal como el dominio regulador COOH-terminal se enfrentan al citoplasma . Las dos hélices que atraviesan la membrana están separadas por un bucle de aproximadamente 30 aminoácidos que se encuentra en la luz del RE. Se necesitan dos escisiones proteolíticas separadas y específicas de sitio para la liberación del dominio amino terminal transcripcionalmente activo. Estas escisiones las llevan a cabo dos proteasas distintas , llamadas proteasa del sitio 1 ( S1P ) y proteasa del sitio 2 ( S2P ).

Además de S1P y S2P, la liberación regulada de SREBP transcripcionalmente activa requiere la proteína detectora de colesterol SREBP proteína activadora de escisión ( SCAP ), que forma un complejo con SREBP debido a la interacción entre sus respectivos dominios carboxi-terminales. SCAP, a su vez, puede unirse de forma reversible con otra proteína de membrana residente en el RE, INSIG. En presencia de esteroles, que se unen a INSIG y SCAP, INSIG y SCAP también se unen entre sí. INSIG siempre permanece en la membrana del ER y, por lo tanto, el complejo SREBP-SCAP permanece en el ER cuando SCAP se une a INSIG. Cuando los niveles de esteroles son bajos, INSIG y SCAP ya no se unen. Luego, SCAP sufre un cambio conformacional que expone una porción de la proteína ('MELADL') que le indica que se incluya como carga en las vesículas COPII que se mueven desde el RE hasta el aparato de Golgi. En estas vesículas, SCAP, arrastrando consigo a SREBP, es transportado al Golgi. La regulación de la escisión de SREBP emplea una característica notable de las células eucariotas , la compartimentación subcelular definida por membranas intracelulares, para garantizar que la escisión se produzca sólo cuando sea necesario.

Una vez en el aparato de Golgi, el complejo SREBP-SCAP encuentra el S1P activo. S1P escinde SREBP en el sitio 1, cortándolo en dos mitades. Debido a que cada mitad todavía tiene una hélice que atraviesa la membrana, cada una permanece unida a la membrana. La mitad amino terminal recién generada de SREBP (que es el "extremo comercial" de la molécula) luego se escinde en el sitio 2 que se encuentra dentro de su hélice que atraviesa la membrana. Este es el trabajo de S2P, una metaloproteasa inusual. Esto libera la porción citoplasmática de SREBP, que luego viaja al núcleo donde activa la transcripción de genes diana (por ejemplo, el gen del receptor de LDL ).

Regulación

La ausencia de esteroles activa la SREBP, aumentando así la síntesis de colesterol. [11]

Se ha demostrado que la insulina, los derivados del colesterol, la T3 y otras moléculas endógenas regulan la expresión de SREBP1c, particularmente en roedores. Los ensayos de deleción y mutación en serie revelan que tanto los elementos de respuesta SREBP (SRE) como LXR (LXRE) están involucrados en la regulación de la transcripción de SREBP-1c mediada por derivados de insulina y colesterol. Los agonistas del receptor alfa activado por proliferación de peroxisomas ( PPARα ) mejoran la actividad del promotor SREBP-1c a través de un elemento DR1 en -453 en el promotor humano. Los agonistas de PPARα actúan en cooperación con LXR o insulina para inducir la lipogénesis. [12]

Un medio rico en aminoácidos de cadena ramificada estimula la expresión del gen SREBP-1c a través de la vía mTORC1 / S6K1 . La fosforilación de S6K1 aumentó en el hígado de ratones db/db obesos. Además, el agotamiento del S6K1 hepático en ratones db/db con el uso de un vector de adenovirus que codifica el shRNA de S6K1 dio como resultado una regulación negativa de la expresión del gen SREBP-1c en el hígado, así como una reducción del contenido de triglicéridos hepáticos y de la concentración de triglicéridos en suero. [13]

La activación de mTORC1 no es suficiente para estimular la SREBP-1c hepática en ausencia de señalización de Akt , lo que revela la existencia de una vía adicional adicional también necesaria para esta inducción que se propone implica la supresión de INSIG -2a mediada por Akt independiente de mTORC1 , una vía hepática -Transcripción específica que codifica el inhibidor de SREBP-1c INSIG2. [14]

Se ha demostrado que FGF21 reprime la transcripción de la proteína 1c de unión al elemento regulador de esteroles (SREBP-1c). La sobreexpresión de FGF21 mejoró la regulación positiva de SREBP-1c y la ácido graso sintasa (FAS) en células HepG2 provocada por el tratamiento con FFA. Además, FGF21 podría inhibir los niveles transcripcionales de los genes clave implicados en el procesamiento y la translocación nuclear de SREBP-1c y disminuir la cantidad de proteína de SREBP-1c maduro. Inesperadamente, la sobreexpresión de SREBP-1c en células HepG2 también podría inhibir la transcripción endógena de FGF21 al reducir la actividad del promotor de FGF21. [15]

También se ha demostrado que SREBP-1c regula positivamente de manera específica de tejido la expresión de PGC1alfa en el tejido adiposo marrón. [dieciséis]

Se sugiere que Nur77 inhiba la expresión de LXR y SREBP-1c aguas abajo, modulando el metabolismo de los lípidos hepáticos. [17]

Historia

Los SREBP fueron dilucidados en el laboratorio de los premios Nobel Michael Brown y Joseph Goldstein en el Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas en Dallas. Su primera publicación sobre este tema apareció en octubre de 1993. [3] [18]

Referencias

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  2. ^ Smith JR, Osborne TF, Goldstein JL, Brown MS (febrero de 1990). "Identificación de nucleótidos responsables de la actividad potenciadora del elemento regulador de esteroles en el gen del receptor de lipoproteínas de baja densidad". La Revista de Química Biológica . 265 (4): 2306–10. doi : 10.1016/S0021-9258(19)39976-4 . PMID  2298751. S2CID  26062629.
  3. ^ ab Yokoyama C, Wang X, Briggs MR, Admon A, Wu J, Hua X, Goldstein JL, Brown MS (octubre de 1993). "SREBP-1, una proteína cremallera de hélice-bucle-hélice-leucina básica que controla la transcripción del gen del receptor de lipoproteínas de baja densidad". Celúla . 75 (1): 187–97. doi :10.1016/S0092-8674(05)80095-9. PMID  8402897. S2CID  2784016.
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  7. ^ Párraga A, Bellsolell L, Ferré-D'Amaré AR, Burley SK (mayo de 1998). "Estructura cocristalina de la proteína de unión al elemento regulador de esteroles 1a con una resolución de 2,3 A". Estructura . 6 (5): 661–72. doi : 10.1016/S0969-2126(98)00067-7 . PMID  9634703.
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enlaces externos