Estudio de la regulación dependiente de actividad del tráfico intracelular del transportador de glutamato GLT-1

• Autores: Ignacio Ibañez Sainz-Pardo
• Directores de la Tesis: Cecilio Giménez Martín (dir. tes.), Francisco Zafra (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2016
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Federico Mayor Menéndez (presid.), Francisco Javier Díez Guerra (secret.), Esmerilda García Delicado (voc.), Pascual Sanz Bigorra (voc.), José Sánchez-Prieto Borja (voc.)
• Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Bioquímica, Biología Molecular, Biomedicina y Biotecnología (Biociencias Moleculares)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • El glutamato es el principal neurotransmisor excitador del sistema nervioso central e interviene en procesos tan importantes como la cognición, la memoria y el aprendizaje. El transportador GLT-1 es el responsable de la recaptura de más del 90% del glutamato en el cerebro anterior, modulando la transmisión glutamatérgica y evitando de esta manera sus efectos excitotóxicos.

    La concentración de GLT-1 en la membrana plasmática está controlada por diferentes vías de señalización que resultan en modificaciones postraduccionales del transportador (fosforilación, ubiquitinación y otras). En este sentido, estudios recientes de nuestro laboratorio han demostrado que la ubiquitinacion del transportador por la acción de la ubiquitina ligasa Nedd4-2 desencadena la endocitosis de GLT-1 tras la activación de la Proteína quinasa C.

    En diversas enfermedades neurológicas se producen procesos de excitotoxicidad iniciados por la exposición de las neuronas a niveles elevados de glutamato extracelular, los cuales se han visto relacionados con alteraciones en la funcionalidad de GLT-1. En el presente trabajo hemos demostrado que la concentración del transportador GLT-1 en la superficie celular es regulada por la actividad catalítica del mismo. Mediante estudios en sistemas de expresión heterólogos y en cultivos primarios de corteza cerebral hemos observado un aumento en la internalización del transportador en respuesta a sustratos transportables de GLT-1, un proceso que es anulado en presencia de un inhibidor no transportable. La actividad continuada de GLT-1 provoca la despolarización de la membrana plasmática, la entrada de calcio a través del intercambiador NCX y, como consecuencia, la activación de las enzimas CamKII y AMPK, seguidas de la internalización del transportador. El análisis en profundidad del mecanismo de endocitosis reveló que la internalización de GLT-1 iniciada por glutamato también está asociada a la ubiquitinación del transportador por Nedd4-2.

    Puesto que GLT-1 no presenta las secuencias consenso (PPXY) necesarias para la unión a Nedd4-2, investigamos la posibilidad de que el reclutamiento de la ubiquitina ligasa se realizara a través de proteínas adaptadoras. En concreto, hemos identificado a β-arrestina-1 como una proteína clave en la interacción entre GLT-1 y Nedd4-2 inducida por glutamato. Además, las α-arrestinas podrían estar jugando un papel importante en la interacción entre Nedd4-2 y la β-arrestinas.

    En resumen, los resultados de este estudio ponen en evidencia un nuevo mecanismo de regulación de GLT-1 dependiente de su actividad, el cual podría ser relevante en el control de los niveles de transportador en la superficie celular en situaciones excitotóxicas, como la isquemia o lesiones cerebrales, donde la concentración de glutamato extracelular se encuentra persistentemente elevada.