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Factor inductor de diferenciación

El factor inductor de diferenciación (DIF) pertenece a una clase de moléculas efectoras que inducen cambios en la química celular, inhibiendo el crecimiento y promoviendo la diferenciación del tipo celular . Este nombre se le ha dado a varios factores antes de que quedara claro si eran efectores iguales o diferentes. Los DIF han despertado interés por sus posibles propiedades inhibidoras de tumores . [1] Los DIF también se han utilizado para ayudar a regular el crecimiento de las plantas.

Factores que inducen la diferenciación 1-3

Estudios iniciales

Dictyostelium discoideum se ha utilizado desde la década de 1940 para estudiar la biología celular y del desarrollo. [2] Es muy adecuado para esta investigación porque solo desarrolla dos tipos de células (tallo y espora) durante la morfogénesis . Cada tipo de célula tiene un origen físico distinto dentro del organismo; células prepedal que provienen del lado anterior y células preesporas del lado posterior. La evidencia preliminar mostró que la diferenciación de parches densos de células anteriores al tallo fue inducida por AMP cíclico (AMPc) junto con "un factor" que probablemente tenía un peso molecular bajo y podía difundirse a través de las membranas. [3] Las estructuras de DIF-1, DIF-2 y DIF-3 se identificaron como estos factores para la diferenciación de los tallos y posteriormente se sintetizaron para futuras investigaciones sobre las implicaciones para la biología del desarrollo. [4] [5] Los DIF 1-3 son hexafenonas cloradas (fenilalcan-1-onas, con sustitución de cloro, hidroxi y metoxi en el anillo de benceno ) y se han aislado del moho limoso Dictyostelium discoideum .

Algunas investigaciones han demostrado que también desempeñan un papel en el control de la quimiotaxis de Dictyostelium discoideum . DIF-1 y DIF-3 están relacionados en estructura y función. DIF-3 se forma a partir del primer paso en la descomposición de DIF-1. En este estado, DIF-3 sólo realiza alrededor del 3,5% de la actividad de su predecesor. DIF-2 no está relacionado con los DIF -1 y -3, pero funciona un 40% tan bien como lo hace DIF-1 para inducir la diferenciación en las células del tallo. A pesar de esta similitud en su función durante la diferenciación, los DIF -1 y -2 actúan de manera muy diferente en el movimiento quimiotáctico de las células hacia el AMPc. DIF-1 tiene un ligero efecto inhibidor sobre el movimiento de las células hambrientas hacia AMPc, mientras que DIF-2 tiene un fuerte efecto positivo sobre el movimiento de estas células hacia AMPc. Se cree que estos efectos se llevan a cabo mediante activaciones de fosfodiesterasa que afectan la producción de cGMP para afectar la quimiotaxis. [6] Un aumento en la quimiotaxis puede estar relacionado con la migración maligna de células cancerosas.

Propiedades antitumorales

La investigación sobre las propiedades antitumorales de los DIF ha seguido una línea principal; la interrupción de una vía necesaria para el crecimiento incontrolado del cáncer, reduciendo su capacidad proliferativa. Como se mencionó anteriormente, la capacidad de DIF-1 para disminuir el movimiento de las células en proliferación hacia fuentes de energía podría servir como una propiedad antitumoral. En otro ejemplo, se ha demostrado que DIF-1 reduce la proliferación de células de cáncer gástrico mediante la regulación positiva de la vía dependiente de MEK-ERK . [7] Otros estudios han demostrado cuán complicadas pueden ser las interacciones antitumorales de los DIF, especialmente si se consideran los impactos indirectos que los DIF tienen en las moléculas objetivo. Por ejemplo, se ha demostrado que las moléculas similares a DIF inhiben el crecimiento celular y provocan la muerte celular mediante el desacoplamiento en las mitocondrias . [8]

Usos en expansión de moléculas similares a DIF

Ya se han investigado derivados de DIF-1 y DIF-3 con resultados iniciales prometedores. Un grupo de derivados produjo dos compuestos similares a DIF-1 que fueron eficaces en la supresión de la producción de IL-2, lo que podría ser útil para controlar las respuestas sépticas y otras infecciones. [9]

Lista actualizada de efectos de moléculas DIF y similares a DIF

Referencias

  1. ^ Kubohara, Yuzuru (18 de julio de 1997). "DIF-1, supuesto morfógeno de D. discoideum, suprime el crecimiento celular y promueve la diferenciación celular inducida por ácido retinoico en HL-60". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 236 (2): 418–422. doi :10.1006/bbrc.1997.6964. PMID  9240452.
  2. ^ Raper, KBJ, Sociedad científica Elisha Mitchell. , 56 , 241–282 (1940).
  3. ^ Ciudad, CD; Bruto, JD; Kay, RR (19 de agosto de 1976). "Diferenciación celular sin morfogénesis en Dictyostelium discoideum". Naturaleza . 262 (5570): 717–719. Código Bib :1976Natur.262..717T. doi :10.1038/262717a0. PMID  183142. S2CID  2730246.
  4. ^ Masento, MS; Morris, recursos humanos; Taylor, GW; Johnson, SJ; Skapski, AC; Kay, RR (15 de noviembre de 1988). "Factor inductor de diferenciación del moho limoso Dictyostelium discoideum y sus análogos. Síntesis, estructura y actividad biológica". Revista Bioquímica . 256 (1): 23–28. doi :10.1042/bj2560023. ISSN  0264-6021. PMC 1135362 . PMID  3223901. 
  5. ^ Morris, recursos humanos; Masento, MS; Taylor, GW; Jermyn, KA; Kay, RR (1 de febrero de 1988). "Eclaración de la estructura de dos factores inductores de diferenciación (DIF-2 y DIF-3) del moho celular Dictyostelium discoideum". Revista Bioquímica . 249 (3): 903–906. doi :10.1042/bj2490903. ISSN  0264-6021. PMC 1148792 . PMID  3355503. 
  6. ^ Kuwayama, Hidekazu; Kubohara, Yuzuru (17 de agosto de 2009). "Los factores 1 y 2 inductores de diferenciación funcionan también como moduladores de la quimiotaxis de Dictyostelium". MÁS UNO . 4 (8): e6658. Código Bib : 2009PLoSO...4.6658K. doi : 10.1371/journal.pone.0006658 . PMC 2722026 . PMID  19684855. 
  7. ^ ab Kanai, Masashi; Konda, Yoshitaka; Nakajima, Toshio; Izumi, Yoshio; Kanda, Naoki; Nanakin, Apichart; Kubohara, Yuzuru; Chiba, Tsutomu (1 de enero de 2003). "El factor 1 inductor de diferenciación (DIF-1) inhibe la actividad STAT3 implicada en la proliferación de células de cáncer gástrico a través de la vía dependiente de MEK-ERK". Oncogén . 22 (4): 548–554. doi : 10.1038/sj.onc.1206109. ISSN  0950-9232. PMID  12555068.
  8. ^ ab Kubohara, Yuzuru; Kikuchi, Haruhisa; Matsuo, Yusuke; Oshima, Yoshiteru; Homma, Yoshimi (15 de agosto de 2013). "Las mitocondrias son el orgánulo objetivo del factor 3 inductor de diferenciación, un agente antitumoral aislado de Dictyostelium discoideum". MÁS UNO . 8 (8): e72118. Código Bib : 2013PLoSO...872118K. doi : 10.1371/journal.pone.0072118 . PMC 3744471 . PMID  23977224. 
  9. ^ ab Nguyen, Van Hai; Kikuchi, Haruhisa; Kubohara, Yuzuru; Takahashi, Katsunori; Kato, Yasuhiro; Oshima, Yoshiteru (1 de agosto de 2015). "Desarrollo de nuevos derivados de DIF-1 que suprimen selectivamente las respuestas inmunes innatas". Química bioorgánica y medicinal . 23 (15): 4311–4315. doi :10.1016/j.bmc.2015.06.027. PMID  26122773.
  10. ^ Sugden, Chris; Urbaniak, Michael D.; Araki, Tsuyoshi; Williams, Jeffrey G. (15 de febrero de 2015). "El factor 1 inductor de diferenciación inductor de Dictyostelium prestalk (DIF-1) desencadena cambios de fosforilación global inesperadamente complejos". Biología molecular de la célula . 26 (4): 805–820. doi :10.1091/mbc.E14-08-1319. ISSN  1939-4586. PMC 4325849 . PMID  25518940. 
  11. ^ 11