Resumen de Modificaciones del proteoma en modelos celulares de Ataxia de Friedreich y su relación con el estrés oxidativo y la Homeostasis del hierro
Veronica Patricia Irazusta
El ferro juga un paper essencial en el metabolisme a causa de la seva gran versatilitat com a catalitzador biològic. La seva acumulació, però ha estat associada amb diverses condicions patològiques com per exemple l'Ataxia de Friedreich. Aquesta malaltia humana està causada per la disminució de l'expressió d'una proteïna mitocondrial anomenada frataxina. Un gran nombre d'estudis utilitzant diferents models, relacionen frataxina amb el metabolisme de ferro, ja que la seva deficiència provoca la sobrecàrrega d'aquest metall. La funció precisa de la proteïna és motiu de controvèrsia. La majoria d'investigadors la consideren necessària per a la biosíntesi dels centres Fe-S ja que en la seva absència les activitats d'enzims amb aquest tipus de centres es troben disminuïdes. Molts dels estudis realitzats a fi de conèixer la funció de frataxina han estat duts a terme en el llevat Saccharomyces cerevisiae, ja que frataxina i el seu homòleg en llevat, YFH1, són ortólegs.Com a punt de partida d'aquesta tesi, ens plantejàrem l'estudi del proteoma del mutant Δyfh1en llevat com a model de l'Ataxia de Friedreich. L'estratègia utilitzada es va basar en l'ús d'electroforesi bidimensional i posterior identificació de proteïnes diferencialment expressades en mutants Δyfh1 mitjançant empremta de masses peptídiques. Aquest anàlisi proteòmic, ens va revelar que les esmentades cèl·lules presenten un increment en la quantitat de proteïnes involucrades en la resposta a estrès oxidatiu. Entre els enzims induïts trobem a les superòxiddismutases 1 i 2, que, tanmateix, van mostrar menor activitat que la trobada a les cèl·lules control. En el cas de la superòxid dismutasa dependent de manganès (Mn-SOD), aquest fet paradoxal era degut a una deficiència en aquest metall, ja que al suplementar el medi de cultiu amb manganès, van ser restaurats tant el seu contingut cel·lular com l'activitat Mn-SOD. Les activitats enzimàtiques de quatre proteïnes que contenen centres Fe-S van ser analitzades, abans i després de la suplementació del medi de cultiu amb manganès. Les activitats de tres d'elles van ser restaurades, el que indica que frataxina no és essencial per a la biosíntesi de centres Fe-S. La quarta proteïna analitzada, aconitasa, no recuperava la seva activitat.El segon objectiu va ser realitzar l'anàlisi del dany oxidatiu a proteïnes -també referit com a oxiproteoma- de les cèl·lules deficients en YFH1. La toxicitat del ferro està relacionada amb la seva capacitat per generar espècies reactives de l'oxigen (ROS), les quals tenen el potencial de danyar els components cel·lulars. Mitjançant immunodetecció de grups carbonil identificàrem 14 proteïnes selectivament oxidades, la majoria de les quals presentaven unió a magnesi, ja sigui directament unit per elles, o per mitjà de nucleòtids units a les esmentades proteïnes. Estudis in vitro van mostrar que l'oxidació d'aquestes proteïnes pot ser previnguda per magnesi i incrementada per ATP. A més, el ferro quelable va mostrar ser set vegades superior a les cèl·lules de la soca Δyfh1 i la seva disminució mitjançant un agent quelant, va aconseguir prevenir la inactivació dels enzims magnesi- dependents. Una de les proteïnes oxidades era la superòxid dismutasa 1 dependent de CuZn (CuZn-SOD), la qual mostrava nivells elevats de proteïna però es trobava parcialment inactivada. La relació entre la baixa activitat SOD, l'elevat contingut en ferro quelable i l'oxidació de proteïnes va ser estudiat amb més detall. Mitjançant l'addició de coure i manganès al medi de cultiu, es va aconseguir prevenir el dany oxidatiu específic a les proteïnes així com la seva inactivació. Així mateix, el mutant deficient en SOD1 va presentar elevats nivells de ferro quelable i inactivació d'enzims d'unió a magnesi. Aquests fets en el seu conjunt indiquen que la falta d'activitat SOD seria la responsable que els alts nivells de ferro puguin produir dany oxidatiu a les proteïnes en les cèl·lules Δyfh1.Finalment, hem desenvolupat un model cel·lular humà d'Ataxia de Friedreich utilitzant la línia SH-SY5Y diferenciada a fenotip neuronal. Després de la depleció de frataxina en l'esmentat model mitjançant RNA d'interferència, trobem la inducció d'ambdues superòxid dismutasas i la disminució en l'activitat CuZn-SOD. Aquestes dades reforcen la hipòtesi de que les alteracions en l'activitat de les superòxid dismutases poden jugar un paper rellevant en el desenvolupament de l'Ataxia de Friedreich.
