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Fosfato de dinucleótido de adenina y ácido nicotínico

El fosfato de dinucleótido de adenina y ácido nicotínico ( NAADP ) es un segundo mensajero movilizador de Ca2 + sintetizado en respuesta a estímulos extracelulares. Al igual que sus primos mecanicistas, el IP3 y la adenosina difosforribosa cíclica ( ADP-ribosa cíclica ), el NAADP se une a los canales de Ca2 + y los abre en los orgánulos intracelulares, lo que aumenta la concentración intracelular de Ca2 + que, a su vez, modula diversos procesos celulares (véase Señalización de calcio ). Estructuralmente, es un dinucleótido que solo se diferencia del cofactor enzimático de mantenimiento, el NADP, por un grupo hidroxilo (que reemplaza al grupo amino de la nicotinamida) y, sin embargo, esta pequeña modificación lo convierte en el segundo mensajero movilizador de Ca2 + más potente descrito hasta ahora. El NAADP actúa en todos los filos, desde las plantas hasta los humanos .

Descubrimiento

Los estímulos celulares seleccionan diferentes depósitos de Ca 2+ mediante la síntesis de diferentes segundos mensajeros. A modo de comparación, se muestran los mensajeros que actúan sobre el RE, IP 3 y cADPR.

En su artículo de referencia de 1987, [1] Hon Cheung Lee y sus colegas descubrieron no uno sino dos segundos mensajeros movilizadores de Ca2 + , cADPR y NAADP a partir de los efectos de los nucleótidos en la liberación de Ca2 + en homogeneizados de huevos de erizo de mar. Resulta que el NAADP era un contaminante en fuentes comerciales de NADP , pero no fue hasta 1995 que se resolvió su estructura. [2] La primera demostración de que el NAADP podía actuar en células de mamíferos (páncreas) llegó cuatro años después. [3] Posteriormente, el NAADP se ha detectado en fuentes tan diversas como el esperma humano, los glóbulos rojos y blancos, el hígado y el páncreas, por nombrar solo algunos. [4]

Síntesis y degradación

Vías especulativas para la síntesis y degradación de NAADP. Los miembros de la familia de la ADP-ribosil ciclasa (ARC) (como CD38) pueden sintetizar NAADP mediante la reacción de intercambio de bases (NicAcid, ácido nicotínico; NiAm, nicotinamida). El NAADP puede degradarse a NAAD mediante una fosfatasa sensible al Ca 2+ o a 2-fosfoadenosina difosforibosa (ADPRP) por el propio CD38. Para simplificar, se ha ignorado la topología enzimática (véase más abajo). [ cita requerida ]

Cinética y transducción

La primera demostración de que los niveles de NAADP aumentan en respuesta a un estímulo extracelular surgió del estudio de la fertilización del erizo de mar (el NAADP cambió tanto en los óvulos como en los espermatozoides tras el contacto). [5] Posteriormente, otros tipos de células han seguido el ejemplo, como lo ejemplifican el páncreas (células acinares y beta), las células T y el músculo liso. Los niveles aumentan muy rápidamente - y posiblemente precedan al aumento de los otros mensajeros IP 3 y cADPR [6] - pero pueden ser muy transitorios (alcanzando picos y volviendo a los niveles basales en cuestión de segundos). Los mecanismos de transducción que acoplan los estímulos celulares a tales aumentos de NAADP están mal definidos, con algunas sugerencias de AMP cíclico [7] o el propio Ca 2+ citosólico [8] estimulando la síntesis.

Enzimas sintéticas

Independientemente de los detalles, una cuestión pendiente es que la ruta fisiológica de la síntesis de NAADP aún no se ha identificado de manera inequívoca , ni la(s) reacción(es) ni la(s) enzima(s). Claramente, es teóricamente posible que pueda haber múltiples rutas de síntesis, pero esto no tendría precedentes en el mundo de los segundos mensajeros. Hasta la fecha, la hipótesis más favorecida es la llamada reacción de intercambio de bases ( ácido nicotínico + NADP → NAADP + nicotinamida ; catalizada por las ADP-ribosil ciclasas ), que son una familia de enzimas que incluyen CD38 y CD157 en mamíferos (y ortólogos en erizo de mar y Aplysia ovotestis). Estas se descubrieron primero como las enzimas sintéticas para cADPR , pero luego se reveló que eran enzimas multifuncionales y promiscuas que también pueden producir NAADP. Ciertamente, la producción de NAADP puede ocurrir in vitro , pero si ocurre in vivo es otra cuestión (porque la eliminación o desactivación genética de las ADP-ribosil ciclasas no tiene efecto sobre la producción de NAADP en algunos tipos de células), y puede haber otras rutas que requieran diferentes sustratos y enzimas. [9]

La enzima SARM1 también cataliza la formación de NAADP a partir de NAD+. [10]

La primera síntesis química de NAADP se logró en 2004 utilizando un enfoque quimioenzimático: una síntesis química total de NADP y luego su conversión enzimática a NAADP. [11]

Enzimas degradativas

Como cualquier sistema de segundo mensajero, la señal debe terminar y deben existir vías para la eliminación del NAADP, pero nuevamente, se sabe poco con algún grado de certeza. Se ha propuesto una 2'-3'-fosfatasa estimulada por Ca 2+ en el cerebro [12] y, posiblemente, en las células acinares pancreáticas, que cataboliza el NAADP a NAAD inactivo. También se ha descubierto que el CD38 degrada el NAADP (a ADPRP, ver recuadro). [10] El NAADP también puede reducirse a NAADPH. [13]

Fisiología selectiva del NAADP

No es de sorprender que los tres segundos mensajeros principales no hagan lo mismo y no siempre puedan sustituirse entre sí. Las consecuencias fisiológicas de la liberación de Ca 2+ por cada mensajero pueden ser diferentes, es decir, el NAADP se acopla a respuestas posteriores que no pueden ser imitadas por IP3 y cADPR . Por ejemplo, el NAADP estimula selectivamente la diferenciación neuronal [14] o la exocitosis en las células T citotóxicas [15] .

Organelo diana

A diferencia del IP3 y la ribosa cíclica ADP , que movilizan predominantemente Ca 2+ del depósito neutro y abundante del retículo endoplasmático (RE), el NAADP se dirige selectivamente a los depósitos ácidos de Ca 2+ [16] , normalmente menos abundantes que el RE, pero con un papel fundamental que contradice su tamaño. Este cambio de paradigma que se aleja del RE se deriva de estudios seminales, de nuevo en huevos de erizo de mar, que mostraron que la liberación de Ca 2+ mediada por NAADP era sensible a los agentes que se dirigen a los orgánulos ácidos (p. ej., bafilomicina A1 ), pero era menos sensible a los que interfieren con el almacenamiento de Ca 2+ del RE (p. ej., thapsigargin ). [16]

Ca ácido2+almacenar

Este es un término general que abarca un espectro de vesículas ácidas que incluyen endosomas , lisosomas y orgánulos relacionados con lisosomas y vesículas secretoras y acidocalcisomas. [17] Son un continuo altamente dinámico de vesículas con una rica variedad de funciones bioquímicas establecidas en las células, a las que ahora se puede agregar el almacenamiento de Ca 2+ . Su pH luminal es una característica que distingue una clase de vesícula dada de otra: donde los endosomas son débilmente ácidos (pH 6-6,5), los lisosomas son típicamente los más ácidos (pH 4,5-5,0) y las vesículas secretoras suelen tener un pH de 5,5. Se observa que el Ca 2+ es cada vez más importante para la función endolisosomal, por ejemplo, el tráfico y la autofagia . Las aberraciones en las señales de Ca 2+ pueden tener consecuencias fisiopatológicas, incluidas enfermedades de almacenamiento lisosomal como la enfermedad de Niemann-Pick, tipo C y la mucolipidosis IV . [18]

Cuando el NAADP moviliza Ca 2+ de estos depósitos, el pH de los depósitos aumenta concomitantemente (se vuelve más alcalino), como lo atestiguan estudios realizados en huevos de erizo de mar, [19] corazón y páncreas de mamíferos. Queda por ver si esto tiene consecuencias para la función de las vesículas (o del NAADP), pero el pH luminal suele ser crucial para la actividad de las proteínas residentes. [ cita requerida ]

California2+consumo

Vías simplificadas que regulan el Ca 2+ luminal (izquierda) y el pH (derecha) en orgánulos ácidos. La captación de Ca 2+ puede estar mediada por un intercambiador Ca 2+ /H + (CHX, que aprovecha el gradiente de pH) o por una bomba de Ca 2+ (activada por hidrólisis de ATP). El pH luminal bajo es impulsado por la bomba H + , la V-ATPasa , y ayudado por movimientos esenciales de contraiones, por ejemplo, la captación de cloruro, que actúa como una derivación de carga esencial para la captación óptima de protones. [ cita requerida ]

En otros orgánulos que almacenan Ca 2+ , como el retículo endoplasmático o el aparato de Golgi , los depósitos se llenan mediante bombas de ATPasa de calcio , tipificadas por los ubicuos miembros de las familias SERCA o SPCA (vía secretora Ca 2+ -ATPasa) respectivamente. La captación de Ca 2+ por los depósitos ácidos se produce a través de otras proteínas: en levaduras y plantas (los sistemas mejor comprendidos) las vacuolas ácidas albergan dos vías de captación: una ATPasa de Ca 2+ de alta afinidad y un antiportador Ca 2+ /H + de baja afinidad (o intercambiador, denotado genéricamente como CHX). Las bombas son diferentes de la familia SERCA (y, lo que es importante, son insensibles a su inhibidor, la thapsigargina ) mientras que el intercambiador explota el gradiente de H + para impulsar la captación de Ca 2+ en contra de su gradiente de concentración. Los genes que codifican estas proteínas están bien definidos. [ cita requerida ]

En los organismos superiores, la situación no es tan clara. La captación de Ca2 + suele producirse a través de una vía insensible a la tapsigargina (lo que impide la participación de SERCA) y parece depender del gradiente de H + ; no se ha demostrado si esto ocurre a través de un único CHX (desconocido) o a través de intercambiadores en serie (por ejemplo, un intercambiador de Na + /H + acoplado a un intercambiador de Na + /Ca2 + ). Las vesículas ácidas en algunos tipos de células pueden seguir el ejemplo de las levaduras/plantas y albergar dos vías de captación, pero no está claro si se trata de un patrón generalizado. [ cita requerida ]

En ausencia de inhibidores selectivos de la captación de Ca 2+ (a menudo porque ni siquiera conocemos la proteína o la ruta), es habitual inhibir indirectamente la captación de Ca 2+ mediante el colapso del impulso termodinámico (el gradiente de H + ). El gradiente de H + se puede eliminar con ionóforos de H + (protonóforos) como la nigericina o la monensina o inhibiendo la V-ATPasa que genera el gradiente de H + con compuestos como la bafilomicina A1 o la concanamicina. [ cita requerida ]

Canal objetivo (canales de dos poros o TPC)

Incluso desde el trabajo pionero inicial en huevos de erizo de mar, estaba claro a partir del perfil farmacológico que el NAADP actuaba sobre un canal diferente del receptor IP3 y el receptor de rianodina y esto ha sido confirmado recientemente por la identificación molecular del receptor NAADP como miembros de la familia TPC ( canal de dos poros ). [20] [21] Como intermediarios estructurales entre el TRP de dominio único y el canal de calcio dependiente de voltaje de cuatro dominios , los TPC forman oligómeros (posiblemente dímeros) para formar el canal funcional de Ca 2+ . [22] Apropiadamente, estos canales residen en orgánulos ácidos (incluyendo diferentes clases de endosomas y lisosomas ) probablemente debido a la presencia de secuencias de direccionamiento endolisómico. [23]

El efecto de la manipulación genética de los niveles de TPC (es decir, sobreexpresión, knock-down o knock-out) es consistente con que los TPC sean el canal regulado por NAADP. Además, los TPC recapitulan muchas de las características de la liberación de Ca 2+ inducida por NAADP , es decir, promueven la liberación de Ca 2+ de los depósitos ácidos, se correlacionan con los sitios de unión de NAADP, muestran una curva de concentración-respuesta de NAADP en forma de campana, sensibilidad al antagonista de NAADP, Ned-19, y proporcionan Ca 2+ desencadenante que posteriormente es amplificado por los canales de Ca 2+ del RE.

Isoformas

Existen tres genes que codifican tres isoformas de TPC1-3 que difieren sustancialmente entre sí en su secuencia primaria (pero estas diferencias se conservan entre especies, de modo que la TPC1 humana y la del erizo de mar están más estrechamente relacionadas que la TPC1 humana y la TPC2 humana). Además, las isoformas de TPC muestran diferentes distribuciones organulares, ya que la TPC1 se encuentra en todo el sistema endolisosomal (aunque predominantemente en los endosomas de reciclaje y tempranos), mientras que la TPC2 muestra una localización endosomal tardía/lisosomal más restringida. [24]

Controversia y plasticidad

A pesar de la creciente literatura que apoya a los TPC como el canal regulado por NAADP, esto fue cuestionado en 2012/13 por informes de que los TPC son, en cambio, canales de Na + regulados por el lípido endolisosomal, fosfatidilinositol 3,5-bisfosfato , PI (3,5) P 2 [25] y también por el estado metabólico (a través de ATP y mTOR ). [26] Esta controversia finalmente evolucionó hacia un nuevo modelo de cómo funcionan los TPC.

El desafío planteó dos cuestiones diferentes, pero interrelacionadas: (a) las TPC son insensibles al NAADP; (b) las TPC son permeables al Na + (y no al Ca2 + ).

La NAADP activa los TPC

La sorprendente conclusión en 2012 de que las TPC no están involucradas en la señalización del NAADP se debió a dos dificultades técnicas que desde entonces se han superado o explicado.

(i) Los ratones transgénicos (diseñados para inactivar tanto TPC1 como TPC2; doble inactivación, DKO) mantuvieron la sensibilidad al NAADP. Sin embargo, otros han cuestionado si estos ratones son verdaderos DKO cuando se predice que retendrán >90% de las secuencias de proteína TPC (es decir, expresan solo TPC levemente truncadas que aún son funcionales y sensibles al NAADP [27] ). En un ratón DKO diferente que es demostrablemente nulo para TPC, las respuestas al NAADP se eliminan por completo, lo que confirma que las TPC son un objetivo del NAADP. [27]

(ii) Los autores no pudieron observar corrientes estimuladas por NAADP en lisosomas parcheados. Estos protocolos técnicamente desafiantes fueron superados por otros que han observado con éxito corrientes lisosomales dependientes de NAADP que dependen de las células T.

Selectividad iónica y plasticidad

Varios grupos volvieron a investigar las propiedades de permeabilidad de las TPC y su papel en la liberación de Ca 2+ inducida por NAADP , y coincidieron en que las TPC son de hecho permeables al Na + pero no necesariamente podían recapitular la selectividad de Na + mostrada en los estudios de 2012/13. [28] [29] [30] [31] Por lo tanto, se propuso inicialmente que las TPC pueden conducir tanto Ca 2+ como Na + (análogo al receptor NMDA de la membrana plasmática).

A medida que se fueron publicando más estudios, no quedó claro por qué algunos grupos observan una selectividad de Na + mientras que otros ven una permeabilidad mixta de Na + /Ca2 + hasta que se descubrió que la selectividad iónica de TPC2 dependía totalmente del ligando activador. Las corrientes activadas por PI(3,5) P2 eran transportadas predominantemente por Na +, mientras que las corrientes activadas por NAADP mostraban un aumento de ocho veces en la permeabilidad de Ca2 + . Esto explicaba convenientemente las discrepancias entre los grupos y revelaba que TPC2 es extraordinariamente plástica al operar en diferentes modalidades de conductancia.

Desde entonces, parece que el TPC2 puede activarse sinérgicamente mediante la aplicación conjunta de NAADP y PI(3,5)P 2 , aunque los mecanismos moleculares no están claros.

Por lo tanto, TPC2 puede funcionar como un canal de Ca 2+ o de Na + , dependiendo de si el NAADP o los lípidos lo activan.

Proteínas de unión al NAADP

El IP3 se une directamente a su receptor IP3 cognado , que es por lo tanto un verdadero canal iónico controlado por ligando. Por el contrario, el NAADP no parece unirse directamente a las células T, sino que requiere una o más proteínas accesorias intermedias desconocidas. En el homogeneizado de huevos de erizo de mar y en las células T, las proteínas de unión pueden ser más pequeñas que las propias células T, a juzgar por el marcaje de fotoafinidad con [ 32 P]azido-NAADP. Por lo tanto, se creía que el receptor del NAADP era un complejo multiproteico en vesículas ácidas. [32] [33] [34]

A pesar de una década de investigación mediante purificación bioquímica convencional, estas proteínas seguían siendo esquivas. Recientemente, se han identificado finalmente dos proteínas de unión a NAADP que son esenciales para la activación de TPC: LSm12 y JPT2.

JPT2

El homólogo asociado a microtúbulos de Júpiter 2 de 20 kDa ( JPT2 ) (también conocido como HN1L) fue la primera proteína accesoria que se publicó como mediador de la liberación de Ca 2+ dependiente de NAADP . [35] [36] Ambos estudios explotaron la misma nueva fotosonda NAADP "cliqueable", pero independientemente de los diferentes tipos de células sanguíneas, los autores convergieron en el mismo socio molecular (aunque los estudios difieren en el canal que se activa). JPT2 se une a [ 32 P]NAADP con selectividad en un espectro de diferentes nucleótidos. [36] En estudios de liberación de Ca 2+ , las señales dependientes de NAADP fueron inhibidas por la supresión de ARNi de JPT2, pero no de su homólogo, JPT1, lo que atestigua la especificidad de la isoforma. Curiosamente, JPT2 exhibió una interacción preferencial con TPC1 sobre TPC2. [36] Dado que se sabe que las TPC impulsan la absorción de patógenos en las células, fue sorprendente que la absorción de un pseudovirus del coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2) también se redujera mediante el silenciamiento del gen JPT2.

LSm12

Utilizando técnicas de afinidad completamente diferentes, otros investigadores identificaron inesperadamente a un miembro de una familia de proteínas de unión a ARN LSm (LSm12) como una proteína accesoria dependiente de NAADP para las TPC. [37] Compuesta por dos dominios (un dominio LSm en el extremo N y un dominio de unión al anticodón [AD] en el extremo C), LSm12 media la activación de las TPC por NAADP a través de su dominio LSm. [37] Este dominio se une al NAADP con una afinidad y selectividad nanomolar apropiadas sobre el NADP, y parece ser necesario para la activación de TPC1 o TPC2 (en contraste con la selectividad de isoformas de JPT2). No se requirieron otros miembros de la familia LSm (5 y 11).

El hecho de que dos proteínas completamente diferentes converjan potencialmente en la activación de las TPC plantea preguntas futuras sobre si ambas proteínas de unión al NAADP son parte de un complejo o vía común.

Factores regulatorios

Iones luminales

Además de que el NAADP regula el canal, hay evidencia de que el pH luminal también afecta la actividad del canal TPC, ya sea TPC1 [1] o TPC2 [2][3]. Sin embargo, no se ha llegado a un consenso claro sobre el efecto del pH; algunos sugieren que el pH ácido favorece la apertura de TPC1 o TPC2, mientras que otros informan que un pH más alcalino favorece la apertura de TPC2. [38]

Además, el Ca 2+ luminal también promueve la apertura de TPC1 y TPC2 (en el último caso, el Ca 2+ luminal también sensibiliza a las TPC al NAADP (análogo a la regulación luminal del Ca 2+ de IP3Rs y RyRs), pero esto exige un estudio más amplio a través de isoformas y especies. [ cita requerida ] Esta es una forma por la cual puede ocurrir una comunicación cruzada entre los depósitos ácidos de Ca 2+ y el RE, es decir, la liberación de Ca 2+ del RE puede "preparar" los depósitos ácidos de Ca 2+ y promover más respuestas de Ca 2+ dependientes de NAADP [4].

Iones citosólicos

Las primeras evidencias indicaban que el receptor NAADP no estaba regulado ni por el Ca 2+ citosólico ni por el pH. [39] Desde entonces, se ha demostrado que el Ca 2+ estimula el TPC1 humano tanto en su cara citosólica como luminal. [40] [41]

Farmacología

Inhibidores del NAADP

En 2009, se descubrió un antagonista selectivo del NAADP que permea las células, el trans- Ned-19 [42], que bloquea las señales de Ca 2+ y los procesos dependientes del Ca 2+ posteriores, como la diferenciación. [43] Antes de eso, solo se podían utilizar altas concentraciones de bloqueadores de los canales de Ca 2+ de tipo L (por ejemplo, diltiazem , dihidropiridinas ) (con obvias preocupaciones sobre los efectos no relacionados con el NAADP). [44] Una modificación menor del Ned-19 produjo otro antagonista más soluble, el Ned-K. [45]

Aunque no se trata de un verdadero antagonismo, el "receptor" de NAADP puede autoinactivarse cuando se une a concentraciones no liberadoras de NAADP. [46] [47] Estos pulsos previos inactivadores de NAADP fueron la primera estrategia para implicar al NAADP en vías fisiológicas posteriores. [ cita requerida ]

Activadores del NAADP

El NAADP está cargado y no puede atravesar las membranas celulares. Por lo tanto, se ha sintetizado un precursor de éster lipofílico inactivo (NAADP/AM) que atraviesa las membranas y regenera rápidamente el NAADP en el citosol tras la acción de las esterasas endógenas. [48]

El NAADP enjaulado es un análogo inactivo e impermeable del NAADP que se puede introducir en las células mediante microinyección o una pipeta de parche. La fotólisis instantánea con una fuente de luz ultravioleta lo convierte rápidamente en NAADP, lo que permite al experimentador manipular con precisión los niveles de NAADP en el tiempo y el espacio. [49]

California2+almacenamiento

Un medio indirecto de inhibir la acción del NAADP es agotar sus reservas de Ca 2+ diana . Como se señaló anteriormente, esto suele implicar el colapso del gradiente de H + con inhibidores de la V-ATPasa (p. ej. , bafilomicina A1 ) o protonóforos (p. ej., nigericina o monensina ). En las plaquetas, se ha sugerido que la inhibición de SERCA3 con tBHQ también puede anular las señales dependientes del NAADP. [ cita requerida ]

Transporte

Las dos enzimas paralógicas, la transmembrana CD38 y la CD157 anclada a GPI, que producen NAADP (y cADPR) en humanos, tienen su sitio de síntesis activo en el ectodominio. Aunque esto puede implicar síntesis vesicular, se ha demostrado que se produce en los sitios extracelulares y también puede actuar cuando es producida por una célula diferente o se añade artificialmente desde el exterior. Por lo tanto, el NAADP tiene que entrar en la célula ya sea por difusión o por transporte. Teniendo en cuenta el hecho de que el sustrato de la síntesis de NAADP (NADP) en sí es muy escaso en el medio extracelular, se ha sospechado que un mecanismo basado en la difusión en bolsa es menos probable que una vía mediada por transportador. Esto es compatible con datos recientes que indican un transporte mediado por transportador parcialmente bloqueable por dipiridamol y temperatura fría. [50]

Ca lisosomal2+-modalidades de señalización

El RE y los depósitos ácidos de Ca 2+ tienen similitudes, así como diferencias clave. Ambos transportan Ca 2+ a sus lúmenes, donde se almacena, y posteriormente se libera en respuesta a estímulos mediante la apertura de canales de Ca 2+ residentes . De hecho, la [Ca 2+ ] libre de cada uno es en general similar (~0,5-1,0 mM). Sin embargo, difieren en la cohorte de transportadores, su pH luminal y su volumen total por célula. La cantidad total de Ca 2+ que se almacena en cada uno es un producto del volumen y la concentración; dado que la [Ca 2+ ] es la misma para cada uno, la cantidad total de Ca 2+ liberable es directamente proporcional al volumen del organelo y, por lo tanto, los lisosomas pueden liberar solo una pequeña cantidad de Ca 2+ en comparación con el RE.

Esto es importante porque la liberación máxima de Ca 2+ de los lisosomas es tan pequeña que con frecuencia es "invisible" en los registros globales de Ca 2+ , por ejemplo, utilizando indicadores fluorescentes citosólicos. Por el contrario, el Ca 2+ derivado del RE es globalmente sustancial y la señal intracelular predominante es visible en los registros globales.

Si la liberación de Ca 2+ lisosomal es tan pequeña, ¿cómo puede afectar a la fisiología celular? La respuesta es que puede ejercer sus efectos en dos modalidades de señalización diferentes: local y global, como se describirá a continuación.

Sin embargo, en la infección bacteriana, la inducción del eflujo de Ca 2+ lisosomal por NAADP y la activación de TFEB conducen a una mayor expresión de citocinas inflamatorias . [51]

Solo y local

Dado que la difusión de Ca 2+ en la célula está restringida espacialmente, el Ca 2+ liberado por un canal no viaja lejos de su fuente (la boca del canal) —las estimaciones del modelo están en el rango de 50 nm—. Por lo tanto, la pequeña cantidad total de Ca 2+ liberado de los canales lisosomales formará dominios de [Ca 2+ ] localmente altos alrededor de la cara citosólica de los canales lisosomales de Ca 2+ . Mediante la colocación estratégica de proteínas decodificadoras sensibles al Ca 2+ dentro de estos dominios (por ejemplo, en un complejo con el canal), las señales locales de Ca 2+ pueden estimular eventos dependientes de Ca 2+ —de manera crucial, incluso en ausencia de una señal global de Ca 2+ citosólica— . Esta es la modalidad en la que los lisosomas actúan por sí solos.

Se ha informado que el eje NAADP/TPC exhibe dicha compartimentación de señales, tal señalización local de Ca 2+ , en diferentes entornos fisiológicos. En otras palabras, esta modalidad local puede explicar por qué algunos procesos son impulsados ​​únicamente por NAADP/TPC en lugar de otras vías de señalización de Ca 2+ . Por ejemplo, NAADP/TPC son impulsores únicos de la muerte celular por parte de las células T citotóxicas . [52] De manera similar, la fagocitosis a través del receptor Fc en el macrófago es impulsada solo por dominios Ca 2+ altamente locales generados por NAADP/TPC (mientras que las señales globales de Ca 2+ del RE no desempeñan ningún papel). [53] Esta dependencia única no se limita a las células inmunes, sino que también se observa en las neuronas durante la potenciación a largo plazo , [54] y la diferenciación neuronal. [55] [56] La angiogénesis es otra vía dependiente de NAADP/TPC. [57]

Combinado y global

Una modalidad diferente es cuando los lisosomas no actúan solos, sino en conjunto con el RE. En este escenario, los lisosomas primero suministran una liberación local de Ca 2+ "desencadenante" que luego recluta de manera secundaria los IP3R o RyR en el RE mediante la liberación de calcio inducida por calcio (el "amplificador"). En este modo, los lisosomas evocan indirectamente una señal global de Ca 2+ citosólico (que en realidad está mediada por el RE). De esta manera, se amplifica la liberación de Ca 2+ lisosomal , en lo que se conoce como la "hipótesis del desencadenante".

Véase también

Referencias

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