Glutaminasa GLS2 en cerebro y cáncer: nuevas localizaciones celulares e identificación de proteínas interactivas mediante aproximaciones neuroquímicas y proteómicas

Abstract

En este trabajo se resumen importantes nuevas funciones asociadas a la expresión de isoenzimas glutaminasa (GA; EC 3.5.1.2), tanto en cerebro como en células cancerosas, con especial énfasis en las isoenzimas Gls2. En cerebro la enzima GA es la principal responsable de la generación de glutamato, principal neurotransmisor excitador del Sistema Nervioso Central. En células cancerosas, las isoenzimas GA juegan un papel importante tanto en la bioenergética tumoral como en procesos anapleróticos responsables de la biosíntesis de lípidos y otros importantes intermediarios metabólicos. Los objetivos propuestos en este trabajo fueron los siguientes: analizar la expresión de isoenzimas GA en cerebro de mamíferos, con énfasis en poblaciones astrogliales; estudiar la función nuclear de la isoenzima GAB (Gls2)en líneas celulares de cáncer humano y caracterizar el interactoma nuclear de la proteína glutaminase interacting protein (GIP) en cerebro de mamíferos. Los resultados obtenidos en este trabajo nos permitieron alcanzar las siguientes conclusiones: 2) Se determinó por primera vez, la existencia de isoformas glutaminasa Gls y Gls2 en células gliales astrocitarias, a nivel de mRNA mediante transferencias RT-PCR cuantitativa, y a nivel de proteína mediante transferencias Western y con técnicas inmunocitoquímicas, utilizando anticuerpos isoforma-específicos. La localización subcelular de ambas isoformas en astrocitos fue similar a la encontrada en neuronas. Así mismo, demostramos que en poblaciones discretas de astrocitos la enzima glutaminasa es funcional y posee actividad enzimática. Este hecho constituye un dato importante a tener en cuenta en el papel funcional que ha sido adjudicado a este tipo celular en el ciclo glutamina-glutamato y en la sinapsis tripartita. 3) Las isoformas Gls y Gls2 se expresan abundantemente en elementos nerviosos localizados en la periferia de algunos vasos sanguíneos cerebrales intraparenquimales. En algunos de estos vasos incluso se demostró la existencia de actividad enzimática glutaminasa in situ. Estas observaciones en su conjunto, podrían constituir el sustrato neuroanatómico del acoplamiento funcional glutamato-vasodilatación. 4) En líneas celulares de cáncer humano, encontramos una localización dual, mitocondria y nuclear de isoenzimas Gls2 . 5) Estudios inmunohistoquímicos en cerebro de mamíferos utilizando un anticuerpo específico para GIP demostraron que esta proteína está presente en neuronas y astrocitos con una localización subcelular múltiple que incluye el núcleo, citoplasma y mitocondria. La localización nuclear de GIP y Gls2 en neuronas y astrocitos constituye un hecho de gran relevancia y plantea nuevas perspectivas en cuanto al papel funcional de estas proteínas en cerebro, particularmente en la regulación transcripcional. 6) finalmente, mediante técnicas proteómicas avanzadas como SELDI-TOF y MS, se validaron diferentes proteínas que interacciona con GIP, proteína que se asocia a también a isoenzimas GLS2. Las proteínas identificadas se agruparon en cuatro grupos funcionales implicados funcionalmente en procesos de remodelación del citoesqueleto, regulación de la transcripción y tráfico y formación de vesículas.