La deficiencia de P14 es una enfermedad autosómica recesiva poco frecuente caracterizada como un síndrome de inmunodeficiencia primaria . Esta enfermedad fue identificada por primera vez en una familia menonita blanca por los equipos del Profesor Bodo Grimbacher y el Profesor Christoph Klein en 2006. [1] Cuatro de los 15 hijos de esta familia mostraron síntomas que incluían baja estatura, infección recurrente de Streptococcus pneumoniae (un signo típico de inmunodeficiencia) y disfunción de las células que contienen orgánulos específicos relacionados con los lisosomas , incluidos los linfocitos T citotóxicos , los melanocitos y los granulocitos neutrófilos . [1] [2]
Después del análisis de ligamiento y el perfil transcripcional, los investigadores vincularon con éxito este síndrome con una mutación que puede regular a la baja el gen LAMTOR2 en el cromosoma. [1] El gen LAMTOR2 es responsable de codificar la proteína que interactúa con el socio de unión MEK 1 (MP-1) endosómico tardío-lisosomal, también conocida como p14, que sirve como proteína adaptadora en la membrana superficial de los endosomas tardíos . Desempeña un papel vital en la regulación de la vía de señalización MAPK/ERK [3] y la biogénesis lisosomal. [1] Por lo tanto, la deficiencia de p14 afecta principalmente a aquellas células, donde la señalización MAPK/ERK y los lisosomas/orgánulos relacionados con los lisosomas son muy necesarios para el funcionamiento normal.
La deficiencia de p14 se puede diagnosticar con precisión mediante la secuenciación del gen LAMTOR2, pero actualmente no existe cura para la deficiencia de p14. Los planes de tratamiento se basan en los síntomas e incluyen antibióticos para tratar la infección bacteriana aguda y G-CSF para estimular el crecimiento de los neutrófilos y mejorar la inmunidad de los pacientes contra los patógenos. [1]
La deficiencia de p14 afectará la vía de señalización MAPK/ERK [3] , esencial para la proliferación celular en respuesta a factores de crecimiento . Por lo tanto, se debería observar una reducción en el recuento de células para algunos tipos de células. Mientras tanto, la biogénesis de los lisosomas también se ve afectada, afectando a aquellas células que contienen orgánulos específicos relacionados con los lisosomas, como los melanocitos , las células T citotóxicas y los neutrófilos . En consecuencia, podríamos esperar un deterioro de la función normal entre esas células.
Al igual que otros síndromes de inmunodeficiencia primaria , los pacientes con deficiencia de p14 son propensos a infecciones debido a sistemas inmunes deteriorados, por ejemplo, la infección broncopulmonar recurrente causada por Streptococcus pneumoniae . [1] También se pueden observar anomalías entre tres tipos principales de células inmunes.
En primer lugar, todos los pacientes muestran neutropenia grave ( RAN < 500/ul) debido a la respuesta alterada hacia el receptor del factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSFR). [1] Además, la eficiencia de los neutrófilos de los pacientes para digerir bacterias se ve fuertemente obstaculizada, aunque el proceso de fagocitosis no se ve afectado. [1] La razón subyacente es el deterioro de los gránulos azurófilos , los orgánulos relacionados con los lisosomas responsables de la lisis de las bacterias. [4]
En segundo lugar, se observa una disminución de la actividad citotóxica de las células T CD8 + , aunque los recuentos de células T CD4 + y CD8 + no se ven afectados. [1] La disminución de la citotoxicidad también podría estar relacionada con la función deteriorada de los lisosomas , [5] lo que impide la liberación eficiente de la proteína citotóxica para matar a los patógenos.
En tercer lugar, el porcentaje de células B vírgenes aumenta en la sangre, acompañado de una disminución de las células B de memoria IgD + IgM + CD27 + , las células B de memoria con cambio de clase IgD − IgM − CD27 + y las células B IgA + . [1] Esto indica que la maduración de las células B podría estar alterada. También se deben observar niveles reducidos de IgM sérica. [1] Además, la mitad de los pacientes también pueden mostrar niveles reducidos de IgG sérica , lo que indica que las respuestas de anticuerpos a corto y largo plazo contra la infección están alteradas. [1]
Más allá de la inmunodeficiencia, los pacientes con deficiencia de p14 también muestran hipopigmentación y baja estatura. [1] La hipopigmentación es causada por la disfunción del melanosoma , un orgánulo relacionado con los lisosomas en los melanocitos , que es responsable de la síntesis y secreción de melanina (los pigmentos que colorean el cabello, la piel y la retina). [6] Bajo el microscopio electrónico de transmisión (MET), se puede observar una acumulación de melanosomas inmaduros. [1] Además, esos melanosomas se degradan inmediatamente al transferirse a los queratinocitos basales , el componente celular de la capa más externa de la piel. [1] Por lo tanto, los pacientes con deficiencia de p14 mostrarán una coloración anormalmente clara de la piel, el cabello y los ojos.
Los síntomas anteriores se comparten con otras enfermedades genéticas que pueden causar defectos lisosomales, como el síndrome de Chediak-Higashi , el síndrome de Hermansky-Pudlak tipo 2 y el síndrome de Griscelli tipo 2. Sin embargo, la baja estatura solo se observa entre los pacientes con deficiencia de p14. [1] Como la señalización MAPK/ERK jugó un papel esencial en el desarrollo esquelético y la hemostasia, [7] podemos esperar que la deficiencia de p14 pueda perjudicar el crecimiento esquelético normal, contribuyendo al fenotipo de baja estatura.
La deficiencia de p14 se identificó por primera vez en una familia menonita blanca, donde 4 de 12 descendientes de dos padres no afectados mostraron los síntomas anteriores. [1] Este tipo de patrón de herencia (descendientes afectados mientras que los padres permanecieron sanos) indicó que la deficiencia de p14 es un trastorno autosómico recesivo. Además, el menonita blanco es un aislamiento religioso con una tradición de endogamia . El matrimonio entre individuos genéticamente estrechamente relacionados disminuirá la heterocigosidad , lo que aumentará los riesgos de trastornos autosómicos recesivos . [8] Con el patrón de herencia y la información de fondo, los científicos plantearon la hipótesis de que una mutación autosómica recesiva causa la deficiencia de p14.
Para identificar la ubicación exacta de la mutación, los investigadores realizaron un análisis de ligamiento . En total, 4 marcadores genéticos en el cromosoma 1, incluidos D1S498, D1S2346, D1S305 y D1S1153, se segregaron perfectamente, lo que indica la región de ligamiento. [1] 192 genes flanqueaban esta región, por lo que se empleó el perfil transcripcional de todo el genoma para limitar el objetivo. [1] Entre los 192 genes, solo se observaron anomalías en la expresión génica (subexpresión) para el gen LAMTOR2, el gen que codifica la proteína p14. [1] Por lo tanto, es muy probable que esta enfermedad sea causada por una mutación relacionada con el gen LAMTOR2.
Se observó una mutación puntual de citidina a adenosina en la región no traducida (UTR) 3' del gen LAMTOR2 en la posición +23 desde el límite inferior del exón. [1] La UTR 3' , especialmente la cola poli(A) , desempeña un papel vital en el procesamiento del ARN , incluido el mantenimiento de la estabilidad del ARN y la mediación del transporte y la traducción del ARN. [9] Una mutación puntual cerca de un gen también puede crear un sitio de empalme de ARN alternativo , lo que da como resultado una transcripción diferente. [10] Hasta ahora, la investigación ha demostrado que esta mutación puntual puede conducir a una reducción significativa en la estabilidad del ARNm de LAMTOR2, lo que disminuirá la traducción de la proteína p14, lo que conducirá a una deficiencia de p14. [1] Se pueden realizar más estudios para obtener un mecanismo subyacente más detallado y excluir otras posibilidades en el futuro.
La vía MAPK/ERK es una de las vías de señalización más importantes en las células responsables de la proliferación celular en respuesta a la estimulación del factor de crecimiento epidérmico (EGF). [11] La investigación ha demostrado que la proteína adaptadora p14 es crucial para la localización adecuada de la proteína MP1, una proteína de andamiaje importante para la transducción normal de la vía MAPK/ERK al facilitar la activación de MAPK por MEK1 . [1] [3] [12] De hecho, p14 funciona como una proteína adaptadora para MP1 , asegurando la unión adecuada de MP1 a la membrana endosómica. [3] Aunque la activación de MAPK por MEK1 puede ocurrir en la membrana plasmática o en la membrana endosómica, [3] la vía principal está mediada por MP1 y solo puede ocurrir en la membrana endosómica. [3] Durante el proceso de señalización, la proteína p14 reclutará la proteína MP1 a la membrana endosómica, y la proteína MP1 entonces podrá reclutar MEK1 para la activación de MAPK . [3] Sin la proteína p14, el módulo de señalización MP1-MAPK no podrá localizarse en los endosomas tardíos, lo que dificulta la activación de MAPK . En las células con niveles de p14 regulados a la baja (que imitan a las células de los pacientes con deficiencia de p14), la fosforilación de RSK (productos derivados de MAPK activada) disminuye significativamente después de la estimulación con EGF , lo que indica la disminución del nivel de MAPK activada . [1]
Esto puede explicar por qué se observa baja estatura en pacientes con deficiencia de p14, ya que la proliferación celular inducida por EGF y las vías de señalización de ERK son fundamentales para el desarrollo óseo. [7] Además, el factor de crecimiento específico para la proliferación de neutrófilos, el receptor del factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSFR), también funciona a través de la misma vía de señalización. [13] Tras la estimulación con G-CSFR , los neutrófilos deficientes en p14 muestran un nivel de fosforilación (activación) de MAPK significativamente menor , lo que indica una disminución de la señalización de MAPK inducida por G-CSFR. [1] Esto afectará la proliferación de neutrófilos, lo que explica la neutropenia observada en pacientes con deficiencia de p14.
La proteína P14 también es esencial para la localización adecuada de los endosomas tardíos durante la biogénesis lisosomal . [1] Después de que ocurre la endocitosis , los endosomas tempranos madurarán a endosomas tardíos que viajarán hacia el espacio perinuclear, donde se ubican la mayoría de los lisosomas. [14] Después de alcanzar el espacio perinuclear, los endosomas se fusionarán con los lisosomas para formar endolisosomas, responsables de la digestión de los compuestos endocitados. Además de entregar compuestos endocitados, los endosomas tardíos también transportan componentes importantes de la red trans-Golgi (TGN) a los lisosomas para la biogénesis lisosomal, incluidas las LAMP . [14] [15]
En las células con deficiencia de p14, la distancia perinuclear promedio de los endosomas tardíos aumenta, lo que indica que la mayoría de los endosomas tardíos no pueden viajar al espacio perinuclear para fusionarse con los lisosomas. [1] Sin componentes lisosomales importantes, la biogénesis y regeneración lisosomal se verán fuertemente obstaculizadas. Por lo tanto, podemos esperar que este tipo de destrucción de la configuración endosómica tardía también se pueda observar entre los pacientes con deficiencia de p14. Esto puede explicar por qué las células que contienen orgánulos específicos relacionados con los lisosomas pierden su función en los pacientes con deficiencia de p14, lo que lleva a la hipopigmentación y una disminución de la citotoxicidad de las células T. También es consistente con la digestión ineficiente observada en los neutrófilos de los pacientes con deficiencia de p14 . Durante la engullición de las bacterias, se formará un endosoma para llevar los restos bacterianos a los lisosomas para su digestión y eliminación. [16] Como el movimiento endosómico se ve fuertemente obstaculizado, debe observarse una disminución de la eficiencia de la digestión bacteriana.
Los defectos de secreción lisosomal, la baja estatura y el síndrome de inmunodeficiencia primaria pueden ser los tres síntomas principales utilizados para el diagnóstico, en el que la baja estatura puede utilizarse para distinguir la deficiencia de p14 de otras enfermedades de almacenamiento lisosomal . [1] El análisis de pedigrí también puede utilizarse para confirmar el patrón de herencia autosómico recesivo . Sin embargo, la confirmación definitiva debe basarse en exámenes genéticos.
La secuenciación del exoma completo puede utilizarse para detectar la mutación relacionada con el gen LAMTOR2. Aunque, en el caso de los pacientes con deficiencia de p14, la mutación se localiza en la región 3' UTR en lugar de en la región del exón, la tecnología de secuenciación del exoma completo puede seguir utilizándose, ya que la reciente secuenciación del exoma completo ya ha ampliado sus objetivos para incluir algunas regiones 3' UTR críticas . [17]
No existe un tratamiento específico para la deficiencia de p14. Todos los tratamientos tienen como objetivo aliviar los síntomas en lugar de la enfermedad. Los antibióticos, como la amoxicilina , [18] se pueden utilizar para tratar la neumonía por Streptococcus , mientras que el G-CSF puede estimular el crecimiento de los neutrófilos. [1] La terapia con inmunoglobulina intravenosa (IVIG) también se puede utilizar entre aquellos pacientes con niveles bajos de IgG e IgM en suero . [19] Hoy en día, a medida que se desarrollan más y más medicamentos para atacar directamente la mutación genética de pérdida de función , [20] podemos esperar que en el futuro se desarrolle un medicamento dirigido a la deficiencia de p14.