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Perilipina-1

La perilipina , también conocida como proteína asociada a las gotitas lipídicas , perilipina 1 o PLIN , es una proteína que, en los seres humanos, está codificada por el gen PLIN . [5] Las perilipinas son una familia de proteínas que se asocian con la superficie de las gotitas lipídicas . La fosforilación de la perilipina es esencial para la movilización de las grasas en el tejido adiposo. [6]

Familia de proteínas perilipinas

La perilipina es parte de una familia de genes con seis miembros conocidos actualmente. En los vertebrados , los genes estrechamente relacionados incluyen adipofilina (también conocida como proteína relacionada con la diferenciación adiposa o Perilipina 2 ), TIP47 ( Perilipina 3 ), Perilipina 4 y Perilipina 5 (también llamadas MLDP, LSDP5 u OXPAT). Los insectos expresan proteínas relacionadas, LSD1 y LSD2, en los cuerpos grasos. [7] La ​​levadura Saccharomyces cerevisiae expresa PLN1 (anteriormente PET10), que estabiliza las gotitas de lípidos y ayuda en su ensamblaje. [8]

Evolución

Se considera que las perilipinas tienen su origen en un gen ancestral común que, durante la primera y segunda duplicación del genoma de los vertebrados, dio lugar a seis tipos de genes PLIN. [9]

Evolución de la familia de las perilipinas. En los peces se encuentran las PLIN 1 a 6, mientras que en los mamíferos solo las PLIN 1 a 5.

Composición y estructura

Se predijo la estructura terciaria de la perilipina-1 (A) para sugerir posibles inhibidores. Se predijo que el 4-nitrofenil 2,3,4-tri-O-levulinoil-α-D-manopiranósido (B) sería así en función de los enlaces de hidrógeno que podrían establecerse entre ambas estructuras (C). [10]

Perilipina humana

La perilipina-1 humana está compuesta por 522 aminoácidos , que suman una masa molecular de 55,990 kDa. Presenta un número estimado de 15 sitios de fosforilación (residuos 81, 85, 126, 130, 132, 137, 174, 299, 301, 382, ​​384, 408, 436, 497, 499 y 522) [11] de los cuales 3 -aquellos en negrita- han sido sugeridos como relevantes para la lipólisis estimulada a través de la fosforilación de PKA - corresponden respectivamente a los sitios de fosforilación de PKA 1, 5 y 6. [12] Un sesgo composicional del ácido glutámico se puede encontrar entre los residuos 307 y 316. [13] Su estructura secundaria se ha sugerido que está conformada exclusivamente por α-hélices parcialmente hidrofóbicas , [10] así como por los respectivos coils y bends.

Mientras que la perilipina-1 está codificada por un único gen, los procesos alternativos de empalme del ARNm pueden dar lugar a tres isoformas proteicas (Perilipina A, B y C). Tanto la Perilipina A como la B presentan regiones N-terminales comunes, diferenciándose en las C-terminales. [14] Concretamente, a partir del N-terminal de la Perilipina-1 se puede encontrar un dominio PAT, característico de su familia de proteínas, seguido de una secuencia repetida también característica de 13 residuos que forman hélices anfipáticas con un papel activo en la unión de membranas [15] y un haz de 4 hélices antes del carbono C-terminal. [16] En la Perilipina A, el carácter lipófilo se lo confieren los aminoácidos ligeramente hidrofóbicos concentrados en el 25% central de la secuencia , región que ancla la proteína al núcleo de la gota lipídica. [17]

Perilipina murina

A diferencia de su ortólogo humano, la perilipina murina está compuesta por 517 aminoácidos en cuya estructura primaria se pueden identificar varias regiones. En el centro de la proteína se pueden identificar tres secuencias moderadamente hidrofóbicas (H1, H2, H3) de 18 rem (243-260 aa), 23 rem (320-332 aa) y 16 rem (349-364 aa), así como una región ácida de 28 residuos donde tanto el ácido glutámico como el aspártico suman 19 de ellos. Entre los aa 111 y 182 se encuentran cinco secuencias de 18 residuos de longitud que podrían formar láminas β-plegadas anfipáticas —según una predicción realizada mediante el programa LOCATE—. [ investigación original? ] Las serinas que ocupan las posiciones 81, 222, 276, 433, 492 y 517 actúan como sitios de fosforilación -numerados del 1 al 6- para la PKA, [18] así como varias otras treoninas y serinas que suman 27 sitios de fosforilación. [19]

Función

La perilipina es una proteína que recubre las gotitas lipídicas (LD) en los adipocitos , [20] las células que almacenan grasa en el tejido adiposo . De hecho, PLIN1 se expresa en gran medida en los adipocitos blancos. [21]

Controla el metabolismo lipídico de los adipocitos . [22] Maneja funciones esenciales en la regulación de la lipólisis basal y estimulada hormonalmente [23] y también aumenta la formación de grandes LD lo que implica un aumento en la síntesis de triglicéridos . [21]

En los humanos, la perilipina A es la proteína más abundante asociada con los LD de los adipocitos [7] y una menor expresión de PLIN1 está relacionada con mayores tasas de lipólisis. [24]

En condiciones basales, la perilipina actúa como una capa protectora de los LD de las lipasas naturales del cuerpo , como la lipasa sensible a las hormonas (HSL) y la lipasa de triglicéridos adiposos (ATGL), [25] [24] que descomponen los triglicéridos en glicerol y ácidos grasos libres para su uso en el metabolismo de los lípidos. [6]

En épocas de déficit energético, la perilipina es hiperfosforilada por PKA tras la activación del receptor β-adrenérgico . [6] La perilipina fosforilada cambia de conformación, exponiendo los lípidos almacenados a la lipólisis mediada por lipasa sensible a las hormonas.

Modulador del metabolismo lipídico de los adipocitos

En concreto, en el estado basal, la perilipina A permite un nivel bajo de lipólisis basal [26] al reducir el acceso de las lipasas citosólicas a los triacilglicerol almacenados en los LD. [23] Se encuentra en su superficie en un complejo con CGI-58, el coactivador de ATGL. ATGL también podría estar en este complejo, pero está inactivo. [27]

En condiciones de estimulación lipolítica, la PKA se activa y fosforila hasta 6 residuos de serina en la perilipina A (Ser81, 222, 276, 433, 492 y 517) y 2 en la HSL (Ser659 y 660). [27] Aunque la PKA también fosforila la HSL, lo que puede aumentar su actividad, el aumento de más de 50 veces en la movilización de grasa (desencadenada por la epinefrina ) se debe principalmente a la fosforilación de la perilipina [ cita requerida ] .

Luego, la HSL fosforilada se transloca a la superficie del LD y se asocia con la perilipina A y la proteína de unión a ácidos grasos del adipocito (AFABP). [27] En consecuencia, la HSL obtiene acceso al triacilglicerol (TAG) y al diacilglicerol (DAG), sustratos en los LD. Además, CGI-58 se separa de la capa externa del LD, lo que conduce a una redistribución de ATGL. [23] En particular, ATGL interactúa con la perilipina A a través de Ser517 fosforilada. [27]

Como resultado, la fosforilación de PKA implica una coubicación enriquecida de HLS y ATGL que facilita la lipólisis máxima por las dos lipasas. [23]

LIPÓLISIS EN GOTAS LIPÍDICAS: En condiciones basales, la lipólisis de TAG y DAG ocurre en niveles bajos gracias a la Perilipina A, mientras que en condiciones simuladas la Perilipina A fosforilada permite una lipólisis máxima de TAG y DAG.

Importancia clínica

La perilipina es un importante regulador del almacenamiento de lípidos. [6] Tanto la sobreexpresión como la deficiencia de la proteína, causada por una mutación, conducen a graves problemas de salud.

Sobreexpresión

La expresión de perilipina es elevada en animales y seres humanos obesos . Los polimorfismos en el gen de la perilipina humana (PLIN) se han asociado con la variación en la regulación del peso corporal y pueden ser una influencia genética en el riesgo de obesidad en seres humanos. [28]

Esta proteína puede ser modificada por fracciones de acetilglucosamina O-ligadas ( O-GlNac ) y la enzima que interviene es la transferasa O-GlcNAc (OGT). Una abundancia de OGT obstruye la lipólisis y beneficia la obesidad inducida por la dieta y la resistencia a la insulina en todo el cuerpo. Los estudios también proponen que una sobreexpresión de la señalización O-GlcNAc adiposa es una expresión molecular de la obesidad y la diabetes en humanos. [29]

Deficiencia

Los ratones sin perilipina comen más que los ratones de tipo salvaje , pero ganan 1/3 menos de grasa que los ratones de tipo salvaje con la misma dieta; los ratones sin perilipina son más delgados, con más masa muscular magra. [30] Los ratones sin perilipina también muestran una mayor producción de leptina y una mayor tendencia a desarrollar resistencia a la insulina que los ratones de tipo salvaje. Aunque los ratones sin perilipina presentan menos masa grasa y una mayor resistencia a la insulina, no muestran signos de un fenotipo lipodistrófico completo . [31]

En humanos, estudios sugieren que una deficiencia de PLIN1 causa síndromes lipodistróficos, [32] lo que inhabilita la acumulación óptima de triglicéridos en los adipocitos que deriva en una deposición anormal de lípidos en tejidos como el músculo esquelético y el hígado. El almacenamiento de lípidos en el hígado conduce a resistencia a la insulina e hipertrigliceridemia . Los pacientes afectados se caracterizan por una grasa subcutánea con adipocitos más pequeños de lo normal, infiltración de macrófagos y fibrosis .

Estos hallazgos afirman una nueva forma primaria de lipodistrofia hereditaria y enfatizan las graves consecuencias metabólicas de un defecto en la formación de gotas lipídicas en el tejido adiposo.

En particular, las variantes 13041A>G y 14995A>T se han asociado con un mayor riesgo de obesidad en mujeres y 11482G>A se ha asociado con una menor expresión de perilipina y un aumento de la lipólisis en mujeres. [33] [34]

Referencias

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