El transportador de metales CNNM3 (también conocido como ciclina M3 o proteína 3 que contiene un dominio conservado antiguo) es una proteína transmembrana humana que se compone de 707 aminoácidos . [1] [2] Aunque CNNM3 es ubicuo, está presente principalmente en el riñón, el cerebro, los pulmones, el bazo, el corazón y el hígado. [3]
Cuando se descubrió, la proteína CNNM3 se denominó ciclina M3 debido a la similitud de su secuencia con la familia de las ciclinas. Sin embargo, pertenece a la familia transmembrana de las CNNM, junto con CNNM1, CNNM2 y CNNM4. [4] La función principal de la CNNM3, junto con las otras proteínas CNNM, es regular los niveles de Mg2+ en la célula y mantener su homeostasis. Además, está codificada por el gen CNNM3 o ACDP3. [5]
En cuanto a la estructura, las CNNM contienen un dominio extracelular N-terminal , un dominio transmembrana llamado DUF21, una gran región citosólica que incluye un par de dominios de cistationina-β-sintasa , conocidos como par CBS, y, además, un supuesto dominio de homología de unión a nucleótidos cíclicos, cuyo nombre es CNBH ( Cyclic Nucleotide-Binding Homology ). El dominio del par CBS ha sido ampliamente caracterizado, pero se sabe poco sobre el dominio CNBH.
A pesar de que los dominios de miembros activos pueden presentarse como dímeros y monómeros, el miembro inactivo, CNNM3, solo puede presentarse como dímero. Existe una correlación inversa entre la propensión de los dominios CNBH a dimerizarse y la capacidad de los CNNM para mediar el eflujo de Mg 2+ , lo que se ha demostrado con experimentos analíticos de ultracentrifugación.
Los dominios del par CBS se dimerizan y son un lugar de regulación a través de la unión ATP-Mg2 + . La unión de nucleótidos conduce a un cambio en la conformación del dímero: de una estructura retorcida a una estructura plana en forma de disco. Esto permite el eflujo de Mg2 + entre la matriz extracelular y la matriz citosólica.
El CBS-1 se encuentra entre el aminoácido 318 y 379, mientras que el CBS-2 se encuentra entre el 386 y 452. El dominio CBS-2 es el sitio donde la PRL-2 se une a CNNM3. [6]
Si bien los dominios de pares CBS han sido ampliamente caracterizados, los estudios no reportan demasiada información sobre el dominio CNBH. La secuencia de CNBH es similar a la secuencia de otros dominios de unión a nucleótidos cíclicos. El dominio CNBH de CNNM3 es diferente del dominio CNBH del resto de las proteínas de su familia debido a la excepción de un gran bucle variable. El dominio CNBH no interactúa ni con los dominios de pares CBS ni con las proteínas PRL, pero puede estar involucrado en un proceso de dimerización, que tiene la función de inhibir y regular la actividad de CNNM3. [4]
Una mutación en este dominio se ha relacionado con el síndrome de Jalili.
El dominio transmembrana, llamado DUF21, es el que atraviesa la membrana celular. El lado hidrofóbico de este dominio, interactúa con la bicapa lipídica y el lado hidrofílico es por donde atraviesan los iones de magnesio.
El magnesio ( Mg 2+ ) es uno de los cationes más abundantes en el interior de las células y es esencial para una extensa variedad de procesos bioquímicos que ocurren en nuestros organismos: metabolismo energético, mantenimiento de la estabilidad del ADN , síntesis de proteínas y más de seiscientas reacciones enzimáticas. El Mg 2+ es especial entre los cationes divalentes por el hecho de que tiene el radio iónico más pequeño y el radio hidratado más grande; en consecuencia, el transporte de Mg 2+ a través de la membrana involucra la acción de canales y transportadores de Mg 2+ , entre los cuales las proteínas CNNM3 juegan un papel muy importante.
Las PRL (principalmente PRL-2), importantes en la metástasis de varios cánceres humanos cuya base molecular de funcionamiento sigue siendo confusa, controlan los niveles intracelulares de magnesio formando un complejo con un conjunto de aminoácidos que residen en el módulo Bateman (dominio par CBS) en el transportador de magnesio CNNM3. Cuando se produce esta unión, los niveles intracelulares de Mg2+ aumentan promoviendo una proliferación celular descontrolada, lo que justifica que se piense que la sobreexpresión de PRL-2 promueve el crecimiento del tumor. Las interacciones entre el dominio par CBS de CNNM3 y PRL 2 o PRL 3 se conocen gracias al uso de cristalografía de rayos X , calorimetría de titulación isotérmica y ensayos de actividad. [7]
Los investigadores han demostrado que el aminoácido 426 ( Asp ) de CNNM3 se une al sitio catalítico de PRL-2. Lo demostraron con el aminoácido 426 de CNNM3 mutado, que no pudo unirse a PRL-2.
En general, la PRL-2 controla el crecimiento tumoral a través de CNNM3. Sin embargo, esto sólo se ha demostrado en el cáncer de mama , ya que es el único que ha sido objeto de este tipo de investigación. [8] A partir de un modelo de cáncer de mama de xenotrasplante ortotópico, se confirma la importancia in vivo de la mutación puntual D426A (en la posición 426, se produce un cambio de un ácido aspártico a una alanina ) que altera por completo la formación del complejo CNNM3-PRL 2. [9]
La sobreexpresión de este mutante de unión a CNNM3 en células cancerosas disminuye la capacidad de proliferación en situaciones de escasez de magnesio y en condiciones independientes del crecimiento del anclaje.
Gracias al uso de modelado molecular se ha podido observar cómo la cadena lateral Asp-426 en CNNM3 se encuentra embebida en la cavidad catalítica de PRL 2. Por tanto, utilizando un inhibidor de PRL sería posible inhibir la formación de complejos, resultando en una disminución de la proliferación celular en estos tipos de cáncer humano. Estas evidencias podrían estar abriendo un camino hacia nuevas rutas terapéuticas innovadoras y de amplia aplicación.
Recapitulando, la PRL-2 oncogénica es responsable de regular el crecimiento tumoral, fijando los niveles intracelulares de magnesio al unirse con el transportador de magnesio CNNM3. [10]
El cáncer de pulmón es uno de los tumores malignos más comunes y una de las principales causas de mortalidad en humanos. El cáncer de pulmón es la causa más común de muerte relacionada con el cáncer entre los hombres y la segunda muerte relacionada con el cáncer más común entre las mujeres en todo el mundo. [11] Hoy en día, los tratamientos actuales contra el cáncer de pulmón implican una cirugía mayor para extirparlo, seguida de radioterapia y quimioterapia. Sin embargo, la supervivencia de los pacientes con esta enfermedad es realmente baja. La razón más importante de este hecho es que este cáncer puede volverse resistente al cisplatino , que es un medicamento de quimioterapia importante que altera la estructura y función del ADN.
Algunos estudios han revelado que la expresión de la pirubato deshidrogenasa quinasa (PDK), que es un regulador enzimático en algunos procesos metabólicos como la glucólisis y la fosforilación oxidativa, está aumentada en algunos tumores en el cáncer de colon o pulmón. [12] PDK2 , ha sido identificado como el gen codificante más importante para la resistencia a la cistaplina en el adenocarcinoma de pulmón. La expresión de este gen está dramáticamente elevada en el adenocarcinoma de pulmón de alto grado y podría estar correlacionada inversamente con el mal pronóstico.
Además, se ha demostrado que CNNM3 es uno de los genes más correlacionados con PDK2 en el adenocarcinoma de pulmón. PDK2 regula la actividad del promotor CNNM3 en el adenocarcinoma de pulmón y esta vía de señalización celular fue esencial para la proliferación tumoral y la resistencia al cisplatino en las células de adenocarcinoma de pulmón, lo que indica que la vía de señalización PDK2/CNNM3 puede ser un objetivo terapéutico potencial para el adenocarcinoma de pulmón resistente al cisplatino. [13]
Sin embargo, aún se desconoce si existen otros factores de transcripción que intervienen en todo este proceso.