Funció diferencial de les isoformes de l'adenina nucleòtid translocasa en el metabolisme energètic i la proliferació cel.lular. Regulació de l'expressió per PGC-1alfa

• Autores: Aleix Gavaldà Navarro
• Directores de la Tesis: Octavi Viñas Folch (dir. tes.), Teresa Mampel Astals (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2012
• Idioma: catalán
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Soley i Farrés (presid.), Mónica Zamora (secret.), Josep Antoni Villena Delgado (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología celular
    • Genética
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Dipòsit Digital de la UB
• Resumen

  • L’adenina nucleòtid translocasa (ANT) bescanvia l’ATP mitocondrial per l’ADP citosòlic a través de la membrana mitocondrial interna. En humans existeixen 4 isoformes específiques de teixit i desenvolupament. ANT1 es troba a músculo cardíac i esquelètic, i cervell; ANT2 en cèl•lules amb elevada taxa de proliferació; ANT3 és ubiqua i ANT4 en testicles. En ratolins només s’han caracteritzat 3 isoformes: ANT1 i ANT4, homòlogues a les humanes, i ANT2 que és ubiqua. ANT també participa en la regulació de l’apoptosi. Primerament s’ha estudiat la relació entre l’expressió de les diferents isoformes i el metabolisme associat a l’estat proliferatiu o de diferenciació de diverses línies cel•lulars. En les cèl•lules humanes HeLa, la limitació de la proliferación cel•lular va associada a una disminució del metabolisme glucolític i a una inducció d’ANT3. En el cas de les cèl•lules HepG2 i SGBS, les cèl•lules en confluència també mostren una clara disminució del metabolisme glucolític amb un augment transcripcional d’ANT3 en HepG2 i una disminució d’ANT2 en SGBS. Durant la diferenciació de les cèl•lules de ratolí C2C12, l’expressió d’ANT2 disminueix de forma gradual a l’hora que augmenta la seva capacitat oxidativa. En les cèl•lules HIB-1B, les cèl•lules en confluència també redueixen l’expressió d’ANT2, validant-lo com a marcador de proliferació. L’expressió d’ANT1 en cèl•lules 3T3-L1 disminueix lleugerament en els adipòcits, mentre que ANT2 disminueix a mida que s’atura la proliferació en els preadipòcits, però s’indueix en els adipòcits. En aquest sentit, factors adipogènics com la rosiglitazona o la insulina activen l’expressió d’ANT2 en adipòcits 3T3-L1. Segonament, la modificació de l’expressió d’una determinada isoforma és suficient per a canviar el fenotip metabòlic de la cèl•lula. En cèl•lules HeLa, el silenciament d’ANT2 redueix el metabolisme glucolític a favor de l’oxidatiu, mentre que el silenciament d’ANT3 comporta una disminució de la proliferació i de l’ATP, i una inducció, independent de ROS, de les citoquines TNF-alfa, IL6 i MCP-1, el que encaixaria amb un fenotip similar al de la senescència cel•lular. Paral•lelament, la sobreexpressió d’ANT2 en cèl•lules HeLa estimula el creixement cel•lular, indueix el metabolisme glucolític i té un efecte protector davant l’apoptosi. En cèl•lules HepG2, la sobreexpressió d’ANT2 també augmenta la proliferació cel•lular i el metabolisme glucolític en detriment de l’oxidatiu. El silenciament d’ANT1 en les cèl•lules de ratolí HIB-1B comporta un augment de l’oxidació de la glucosa, mentre que el silenciament d’ANT2 redueix la proliferació i l’oxidació en favor de la glucòlisi, disminueix l’ATP cel•lular i indueix la resposta inflamatòria independentment de ROS. Aquesta resposta inflamatòria també té lloc en altres tipus cel•lulars, com en els preadipòcits 3T3-L1. La sobreexpressió de la isoforma ANT2 humana en miotubs C2C12 o adipòcits 3T3-L1 també dirigeix les cèl•lules cap a un augment de la glucòlisi, com passa en HeLa o HepG2. Finalment, s’ha descrit el paper de PGC-1alfa ?en la coactivació transcripcional dels ANTs. En cèl•lules HeLa, la sobreexpressió de PGC-1alfa?produeix una clara inducció d’ANT1 i ANT2 i, en menor grau, d’ANT3. Aquesta inducció és independent d’mTOR-YY-1, de PPAR-gamma? i de PPAR-alfa, però ERR-alfa ?és imprescindible. En miotubs C2C12, PGC-1alfa ?indueix l’expressió d’ANT1 i ANT2, amb la participació d’mTOR-YY-1, PPAR-delta ?o ERR-alfa, però no de PPAR-gamma ?o PPAR-alfa. Per últim, en adipòcits 3T3-L1 PGC-1alfa ?també indueix l’expressió d’ANT1 i ANT2, independentment d’mTOR-YY-1 i de PPAR-gamma, però totalment dependent d’ERR-alfa. En conclusió, la quantitat relativa de les diferents isoformes està estretament lligada a la capacitat proliferativa i al tipus de metabolisme de les cèl•lules, sent l’ANT2 humana la isoforma pròpia de cèl•lules proliferants i glucolítiques, i l’ANT3 humana, o l’ANT2 de ratolí, la de cèl•lules oxidatives/quiescents. A més, el silenciament gènic d’una determinada isoforma o la sobreexpressió de l’ANT2 humana són fets que per si sols poden reconduir el metabolisme de les cèl•lules. Per altra banda, PiGammaJi-1alfa ?participa de la regulació dels ANTs en diferents línies cel•lulars interaccionant amb ERR-alfa, tot i que també hi poden participar altres factors com YY-1 o PPAR-delta ?en el cas dels miotubs C2C12.