S-acilación de proteínas transmembrana tipo II en células de mamíferos

• Autores: Sabrina Vanesa Chumpen Ramirez
• Directores de la Tesis: Javier Valdez Taubas (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional de Córdoba (UNC) ( Argentina ) en 2016
• Idioma: español
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: hdl.handle.net
• Resumen
  • español

    Las glicosiltransferasas residentes en el complejo de Golgi, son proteínas transmembrana tipo II encargadas de catalizar la adición de residuos de azúcar sobre lípidos o proteínas. La función de estas enzimas es crucial, ya que determina desde el correcto plegamiento de las proteínas, hasta la síntesis de los glicoesfingolípidos que componen la membrana plasmática. La síntesis de glicoesfingolípidos sialilados o gangliósidos ha sido ampliamente estudiada, ya que éstos se han visto involucrados en procesos fisiológicos relevantes, como la diferenciación celular y la transducción de señales pero también han sido relacionados a la patogénesis de trastornos neurológicos como el síndrome de Guillain-Barré. Observaciones realizadas en nuestro laboratorio sugirieron la presencia de residuos de cisteínas que podrían estar S-aciladas en numerosas glicosiltransferasas, lo que impulsó el estudio de esta modificación ya que, hasta el momento, no ha sido reportado ningún tipo de modificación lipídica en miembros de esta familia. La S-acilación de proteínas es una modificación post-traduccional que consiste en la adición de una molécula lipídica de cadena larga sobre residuos de cisteína, a través de un enlace tioéster. Esta es la única modificación lipídica reversible y, por lo tanto, susceptible a ser regulada. En los últimos años el interés por la S-acilación ha incrementado ya que esta modificación se ha visto involucrada en numerosos procesos de gran relevancia biológica, como la transducción de señales y la transmisión sináptica pero también en procesos patológicos, como el retardo mental y distintos tipos de cáncer. Esta modificación permite el anclaje estable de proteínas solubles a las membranas biológicas pero para proteínas transmembrana, el rol de la S-acilación no es tan claro y en muchos casos se desconoce. La S-acilación de otras proteínas transmembrana tipo II, como las SNAREs transmembrana, ha sido identificada en la levadura Saccharomyces cerevisiae pero solo para una de ellas se ha determinado el rol de esta modificación. Las SNAREs transmembrana también están S-aciladas en mamíferos pero la información respecto a la función de esta modificación es muy escasa. Si bien no está descripta una secuencia consenso para la S-acilación, la modificación de este tipo de proteínas ocurre sobre cisteínas que se encuentran localizadas en el borde citoplasmático, adyacentes al dominio transmembrana. Mediante ensayos in silico evidenciamos la presencia de cisteínas conservadas en el dominio N-terminal de numerosas glicosiltransferasas, cercanas al borde transmembrana. Esta localización característica, sugirió que podrían ser sustratos de la S-acilación. Nuestros resultados experimentales indican que miembros de esta familia son modificados sobre esos residuos conservados, lo que nos permite postular a la S-acilación como una modificación lipídica novedosa en la familia de las glicosiltransferasas. Además, encontramos que la modificación de GalNAc-T y muy posiblemente la de otros miembros, ocurre en el retículo endoplásmico. Esto es importante ya que no se conoce la palmitoiltransferasa que cataliza la S-acilación de proteínas transmembrana tipo II en células de mamíferos y nuestros estudios apuntan como principal candidato a DHHC4, una Palmitoiltransferasa localizada en el retículo endoplásmico. En este trabajo mostramos que DHHC4 es capaz de reconocer y S-acilar a cisteínas con la localización característica en SNAREs transmembrana, por lo cual, es muy posible que sea la aciltransferasa encargada de modificar otras proteínas transmembrana tipo II, incluyendo las glicosiltransferasas.

  • English

    Glycosyltransferases are type II transmembrane proteins that catalyze the transfer of sugar residues to lipids and proteins. They are crucial to the cell homeostasis because glycosylation determines the proper folding of proteins and the synthesis of glycosphingolipids that compose the plasma membrane. Sialylated glycosphingolipids or gangliosides are involved in many physiological processes, like cell differentiation and signal transduction, but also to pathological processes like the Guillain-Barré syndrome, and thus they have been extensively studied.

    Our observations suggest that many glycosyltransferases possess cysteine residues that could in principle be S-acylated. This is interesting because lipid modifications in this protein family have not been reported.

    Protein S-acylation is a widespread posttranslational modification that consists in the attachment of long chain fatty acids, often palmitate, to cysteine residues through a thioester bond. Sacylation is the only lipid modification that is reversible and thus susceptible to regulation. The interest in this modification has increased in recent years because it is involved in many biological processes such as signal transduction and synaptic transmission, as well as pathological processes like mental retardation and different kinds of cancer.

    S-acylation is necessary for the attachment of proteins to biological membranes but for transmembrane proteins, the role of S-acylation is not clear and in many cases it has not been determined.

    S-acylation of other type II transmembrane proteins, like transmembrane SNAREs, has been reported in the yeast Saccharomyces cerevisiae but the role of this modification is only known for one of them. S-acylation was also identified in mammalian transmembrane SNAREs but the functional consequences are also poorly understood.

    We show evidence that many glycosyltransferases possess conserved cysteines sharing the localization of S-acylated cysteines present in transmembrane SNAREs. We demonstrate that members of ganglioside glycosyltransferases family are modified and postulate the S-acylation as a novel lipid modification present in glycosyltransferases family. We also found that Sacylation of GalNAc-T, and probably the modification of other members, occur at the endoplasmic reticulum. The palmitoyltransferase that modify type II transmembrane proteins it is not known, but our results poit as the principal candidate to DHHC4, a palmitoyltransferase localized at the endoplasmic reticulum. We show that DHHC4 can modifiy cysteine residues at the transmembrane border of SNAREs, so it is possibly the acyltransferse involved in the Sacylation of glicosiltransferases.