La anhidrasa carbónica IX (CA9/CA IX) es una enzima que en los humanos está codificada por el gen CA9 . [5] [6] [7] Es una de las 14 isoformas de anhidrasa carbónica que se encuentran en los seres humanos y es una metaloenzima dimérica transmembrana con un sitio activo extracelular que facilita la secreción de ácido en el tracto gastrointestinal. [8] CA IX se sobreexpresa en muchos tipos de cáncer, incluido el carcinoma de células renales de células claras (CCR), así como en los carcinomas de cuello uterino, mama y pulmón, donde promueve el crecimiento tumoral al mejorar la acidosis tumoral. [9] [10]
Función
Las anhidrasas carbónicas (AC) son una gran familia de metaloenzimas de zinc que catalizan la hidratación reversible del dióxido de carbono. Participan en una variedad de procesos biológicos, incluida la respiración, la calcificación, el equilibrio ácido-base, la resorción ósea y la formación de humor acuoso, líquido cefalorraquídeo, saliva y ácido gástrico. Muestran una amplia diversidad en la distribución tisular y en su localización subcelular. [7]
CA IX se expresa principalmente en el tracto gastrointestinal donde facilita la secreción de ácido. [11] La enzima CA IX, junto con la enzima CA II , se une al Intercambiador aniónico 2 (AE2), que aumenta el transporte de bicarbonato y maximiza la tasa de secreción de ácido por las células parietales gástricas. [8]
Estructura
CA IX es una glicoproteína transmembrana con un sitio activo extracelular. [9] La cola citoplasmática de la enzima contiene tres residuos que pueden fosforilarse (Thr-443, Ser-448 y Tyr-449) y participar en la transducción de señales . [9] [12] La tirosina 449 fosforilada puede interactuar con PI3K , que activa la proteína quinasa B para afectar el metabolismo celular de la glucosa. [13]
En condiciones fisiológicas, la enzima existe como dos dímeros casi idénticos . [14] Ambos dímeros están estabilizados por dos enlaces de hidrógeno entre Arg-137 y el oxígeno carbonilo Ala-127, así como por muchas interacciones de Van der Waals . [14] Un dímero, sin embargo, tiene una estabilización adicional debido a un puente disulfuro formado por dos residuos de cisteína. [14]
Una cara del dímero contiene dominios de proteoglucano (PG), una característica única de otras enzimas CA, y la cara opuesta contiene los extremos C que ayudan a la enzima a unirse a la membrana celular. [15] CA IX contiene un sitio de glicosilación ligado a N que lleva estructuras de glucano tipo manosa en Asn-309, así como un sitio de glicosilación ligado a O en Thr-78. [16]
Regulación
La expresión de CA IX está regulada principalmente a nivel transcripcional. [17] La región promotora del gen CA9 contiene un HRE (elemento sensible a la hipoxia) donde HIF-1 puede unirse, lo que permite que las condiciones hipóxicas aumenten la expresión de CA IX. [17] La expresión también puede regularse postraduccionalmente mediante metaloproteinasas que provocan la eliminación del ectodominio de la enzima . [18] A diferencia de otras isoenzimas CA, CA IX no es inhibida por altas concentraciones de lactato. [19] Sin embargo, es inhibido por el bicarbonato. [19]
Importancia clínica
CA IX es una proteína transmembrana y es una isoenzima de anhidrasa carbónica asociada a tumores. Se sobreexpresa en el carcinoma de células renales de células claras (ccRCC) mutado en VHL y en los tumores sólidos hipóxicos, pero se expresa en niveles bajos en el riñón normal y en la mayoría de los demás tejidos normales. Puede estar involucrado en la proliferación y transformación celular. Este gen está asignado a 9p13-p12. [7]
CA IX es un biomarcador celular de hipoxia. Además, estudios recientes que examinan la asociación entre los niveles de CA IX y diversos resultados clínico-patológicos sugieren que la expresión de CA IX también puede ser un indicador pronóstico valioso para la supervivencia general [20], aunque esta asociación ha sido cuestionada. [21]
CA IX muestra una alta expresión en carcinomas de cuello uterino, riñón, esófago, pulmón, mama, colon, cerebro y vulva en comparación con la expresión en unos pocos tejidos no cancerosos. [22] [11] Su sobreexpresión en tejidos cancerosos en comparación con los normales se debe a condiciones hipóxicas en el microambiente del tumor causadas por una vasculatura anormal y la posterior activación transcripcional por la unión de HIF-1. [17] En los carcinomas renales de células claras, CA IX muestra una alta expresión en condiciones de normoxia debido a una mutación en el gen VHL que normalmente regula negativamente HIF-1 . [22] Debido a su sobreexpresión en muchos tipos de cáncer y su baja expresión en tejidos normales, CAIX se ha convertido en un objetivo útil para la obtención de imágenes de tumores de cáncer de mama y CCR de células claras en ratones. [23] [24]
CA IX juega un papel muy importante en la acidificación de tumores, ya que tiene una actividad catalítica muy alta con la tasa más alta de transferencia de protones de las CA conocidas. [16] La enzima convierte el dióxido de carbono fuera del tumor en bicarbonato y protones, lo que contribuye a la acidosis extracelular y promueve el crecimiento del tumor al regular el pH del citosol. [10]
Como objetivo de drogas
Debido a su baja expresión en tejidos normales y su sobreexpresión en muchos tejidos cancerosos, CA IX también se ha convertido en un objetivo farmacológico deseable. Girentuximab , un anticuerpo que se une a CA IX, no logró mejorar la supervivencia libre de enfermedad ni la supervivencia general de los pacientes con CCR de células claras en los ensayos clínicos de fase III. [25]
Sin embargo, se han utilizado varias moléculas pequeñas para inhibir CA IX. Las principales clases de estos inhibidores son aniones inorgánicos, sulfonamidas , fenoles y cumarinas . [15] Los aniones y las sulfonamidas inhiben CA IX coordinando el ion zinc dentro de CA IX, mientras que los fenoles se unen a la molécula de agua coordinada con zinc. [15] Las cumarinas sirven como inhibidores basados en mecanismos que son hidrolizados por la enzima para formar un derivado del ácido cis-2-hidroxicinámico que luego se une al sitio activo. [26]
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