
Las proteínas de unión al potenciador CCAAT (o C/EBP ) son una familia de factores de transcripción compuesta por seis miembros, denominados desde C/EBPα hasta C/EBPζ. Promueven la expresión de ciertos genes mediante la interacción con sus promotores . Una vez unidas al ADN , las C/EBP pueden reclutar los llamados coactivadores (como CBP [ 2 ] [ 3 ] ) que a su vez pueden abrir la estructura de la cromatina o reclutar factores de transcripción basales .
Función
Las proteínas C/EBP interactúan con el motivo de caja CCAAT ( citosina -citosina- adenosina -adenosina- timidina ), presente en varios promotores génicos. Se caracterizan por un dominio de cremallera de leucina básica (bZIP) altamente conservado en el extremo C-terminal . Este dominio participa en la dimerización y la unión al ADN, al igual que otros factores de transcripción de la familia que contienen el dominio de cremallera de leucina ( c-Fos y c-jun ). La estructura del dominio bZIP de las C/EBP está compuesta por una hélice α que forma una estructura de "bobina enrollada" al dimerizarse. Los miembros de la familia C/EBP pueden formar homodímeros o heterodímeros con otras C/EBP y con otros factores de transcripción, que pueden o no contener el dominio de cremallera de leucina. La dimerización es necesaria para que las C/EBP se unan específicamente al ADN a través de una secuencia palindrómica en el surco mayor del ADN. Las proteínas C/EBP también contienen dominios de activación en el extremo N-terminal y dominios reguladores.
Estas proteínas se encuentran en hepatocitos , adipocitos , células hematopoyéticas , bazo , riñón , cerebro y muchos otros órganos. Las proteínas C/EBP participan en diversas respuestas celulares, como el control de la proliferación, el crecimiento y la diferenciación celular, el metabolismo y la inmunidad . Casi todos los miembros de la familia C/EBP pueden inducir la transcripción a través de sus dominios de activación mediante la interacción con componentes del aparato de transcripción basal. (C/EBPγ es una excepción, ya que carece de un dominio de activación transcripcional funcional). Su expresión está regulada a múltiples niveles, incluyendo hormonas , mitógenos , citocinas , nutrientes y otros factores.
Esta proteína se expresa en el sistema nervioso de los mamíferos y desempeña un papel importante en el desarrollo y la función de las células nerviosas . C/EBPβ interviene en la diferenciación neuronal, el aprendizaje, los procesos de memoria, las funciones de las células gliales y neuronales, y la expresión de factores neurotróficos .
Transcripción genética
Los genes C/EBPα , C/EBPβ , C/EBPγ y C/EBPδ carecen de intrones . C/EBPζ tiene cuatro exones ; C/EBPε tiene dos, lo que da lugar a cuatro isoformas debido al uso alternativo de promotores y empalme . Para C/EBPα y C/EBPβ, se pueden producir polipéptidos de diferentes tamaños mediante el uso alternativo de codones de iniciación . Se cree que esto se debe a mecanismos débiles de escaneo ribosómico . El ARNm de C/EBPα puede transcribirse en dos polipéptidos. Para C/EBPβ, se producen tres polipéptidos diferentes: LAP* (38 kDa), LAP (35 kDa) y LIP (20 kDa). La isoforma más traducida es LAP, seguida de LAP* y LIP. LIP puede actuar como inhibidor de los otros C/EBP al formar heterodímeros no funcionales.
Regulación
La función de C/EBPβ está regulada por múltiples mecanismos, incluyendo fosforilación , acetilación , activación, autorregulación y represión a través de otros factores de transcripción, elementos oncogénicos o quimiocinas . C/EBPβ puede interactuar con CREB , NF-κB y otras proteínas, lo que genera un potencial de transactivación .
La fosforilación de C/EBPβ puede tener un efecto de activación o de represión. Por ejemplo, la fosforilación de la treonina 235 en la C/EBPβ humana, o de la treonina 188 en la C/EBPβ de ratón y rata, es importante para la capacidad de transactivación de C/EBPβ . La fosforilación de C/EBPβ en su dominio regulador también puede modular su función.
Se demostró en C. elegans que múltiples elementos cis del 3'UTR del ARNm de cebp-1 interactúan con mak-2 para regular positivamente la expresión de CEBP-1 en el desarrollo neuronal. [ 4 ]
Importancia clínica
Función en la adipogénesis
C/EBPβ y δ se inducen transitoriamente durante las primeras etapas de la diferenciación de adipocitos ( adipogénesis ), mientras que C/EBPα se regula positivamente durante las etapas terminales de la adipogénesis. Estudios in vitro e in vivo han demostrado que cada uno juega un papel importante en este proceso. Por ejemplo, los fibroblastos embrionarios murinos (MEF) de ratones que carecen tanto de C/EBPβ como de C/EBPδ muestran una diferenciación de adipocitos alterada en respuesta a estímulos adipogénicos. [ 5 ] Por el contrario, la expresión ectópica de C/EBPβ y δ en preadipocitos 3T3-L1 promueve la adipogénesis, incluso en ausencia de estímulos adipogénicos. [ 6 ] [ 7 ] C/EBPβ y δ promueven la adipogénesis, al menos en parte, induciendo la expresión de los factores de transcripción adipogénicos "maestros" C/EBPα y PPARγ .
C/EBPα es necesario tanto para la adipogénesis como para la función normal de los adipocitos. Por ejemplo, los ratones que carecen de C/EBPα en todos los tejidos excepto en el hígado (donde es necesario para evitar la letalidad posnatal) muestran una formación anormal de tejido adiposo . [ 8 ] Además, la expresión ectópica de C/EBPα en varias líneas celulares de fibroblastos promueve la adipogénesis. [ 9 ] C/EBPα probablemente promueve la adipogénesis al inducir la expresión de PPARγ. [ 10 ]
Papel en la osteoporosis
Se ha descubierto que C/EBPβ desempeña un papel en el desarrollo de la osteoporosis . La isoforma completa de la proteína C/EBPβ (LAP) activa el gen MafB , mientras que la isoforma corta (LIP) lo suprime. La activación del gen MafB suprime la formación de osteoclastos . Por lo tanto, el aumento de la expresión de LAP disminuye el número de osteoclastos, lo que debilita el proceso osteoporótico, mientras que el aumento de la expresión de LIP produce el efecto contrario, incrementando la pérdida de masa ósea.
El equilibrio LAP/LIP está determinado por la proteína mTOR . La inhibición de la expresión de mTOR puede detener la actividad de los osteoclastos. [ 11 ]
Papel en el cáncer
Las proteínas de unión a CCAAT/potenciador suelen estar implicadas en la detención del crecimiento y la diferenciación, lo que se ha interpretado como una indicación de que poseen actividades supresoras de tumores. Sin embargo, la sobreexpresión de proteínas de unión a CCAAT/potenciador se correlaciona con un mal pronóstico en el glioblastoma y promueve la inestabilidad genómica en el cáncer de cuello uterino, lo que sugiere un papel oncogénico. Es importante destacar que C/EBPδ actúa como supresor tumoral en el adenocarcinoma ductal pancreático. Esto es de particular interés, ya que se han identificado pocos supresores tumorales en el contexto del cáncer de páncreas. [ 12 ] Por lo tanto, la función de las proteínas de unión a CCAAT/potenciador en el cáncer depende claramente del contexto, pero es en gran medida supresora de tumores.
Papel en la neurodegeneración
Los niveles de C/EBPβ están aumentados en muestras corticales de víctimas de enfermedad de Alzheimer y Parkinson en la autopsia. [ 13 ] Los estudios de cultivo celular en ratones y líneas de microglia humana también encuentran una mayor actividad de C/EBPβ asociada con inflamación patógena y respuestas de citoquinas. El análisis posterior de genes regulados por C/EBPβ tiene importancia en la respuesta inmune, la salud mitocondrial y la autofagia . Se ha demostrado que la interferencia molecular de estos procesos celulares juega un papel en la patogénesis neurodegenerativa. [ 14 ] Las vías genéticas y moleculares con implicaciones degenerativas que involucran a C/EBPβ y sus homólogos están conservadas en múltiples organismos modelo, incluidos Mus musculus, Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans y Danio rerio . [ 14 ] [ 15 ] Los reguladores ascendentes de C/EBPβ incluyen genes que se sabe que están asociados con enfermedades neurodegenerativas y del neurodesarrollo cuando mutan o están desregulados. Esto incluye una vía de respuesta al estrés celular bien caracterizada que involucra a p38 y JNK. [ 16 ]
Referencias
- ↑ Miller M, Shuman JD, Sebastian T, Dauter Z, Johnson PF (abril de 2003). "Base estructural para el reconocimiento del ADN por el factor de transcripción de cremallera de leucina de la región básica CCAAT/proteína de unión al potenciador alfa" . The Journal of Biological Chemistry . 278 (17): 15178–84 . doi : 10.1074/jbc.M300417200 . PMID 12578822 .
- ↑ Kovács KA, Steinmann M, Magistretti PJ, Halfon O, Cardinaux JR (septiembre de 2003). "Los miembros de la familia de proteínas de unión a CCAAT/potenciador reclutan la proteína de unión a CREB coactivadora y desencadenan su fosforilación" . The Journal of Biological Chemistry . 278 (38): 36959–65 . doi : 10.1074/jbc.M303147200 . PMID 12857754 .
- ↑ Ramji DP, Foka P (agosto de 2002). "Proteínas de unión a CCAAT/potenciador: estructura, función y regulación" . The Biochemical Journal . 365 (Pt 3): 561–75 . doi : 10.1042/BJ20020508 . PMC 1222736. PMID 12006103 .
- ↑ Sharifnia P, Kim KW, Wu Z, Jin Y (septiembre de 2017). "Elementos cis distintos en la región 3' UTR del ARNm cebp-1 de C. elegans median su regulación en el desarrollo neuronal" . Developmental Biology . 429 (1): 240–248 . doi : 10.1016/j.ydbio.2017.06.022 . PMC 5828015. PMID 28673818 .
- ↑ Tanaka T, Yoshida N, Kishimoto T, Akira S (dic. 1997). "Diferenciación defectuosa de adipocitos en ratones que carecen del gen C/EBPbeta y/o C/EBPdelta" . The EMBO Journal . 16 (24): 7432–43 . doi : 10.1093/ emboj /16.24.7432 . PMC 1170343. PMID 9405372 .
- ↑ Cao Z, Umek RM, McKnight SL (septiembre de 1991). "Expresión regulada de tres isoformas de C/EBP durante la conversión adiposa de células 3T3-L1" . Genes & Development . 5 (9): 1538–52 . doi : 10.1101/gad.5.9.1538 . PMID 1840554 .
- ↑ Yeh WC, Cao Z, Classon M, McKnight SL (enero de 1995). "Regulación en cascada de la diferenciación terminal de adipocitos por tres miembros de la familia C/EBP de proteínas con cremallera de leucina" . Genes & Development . 9 (2): 168–81 . doi : 10.1101/gad.9.2.168 . PMID 7531665 .
- ↑ Linhart HG, Ishimura-Oka K, DeMayo F, Kibe T, Repka D, Poindexter B, Bick RJ, Darlington GJ (octubre de 2001). "C/EBPalpha es necesario para la diferenciación del tejido adiposo blanco, pero no del marrón" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 98 (22): 12532– 7. Bibcode : 2001PNAS...9812532L . doi : 10.1073/pnas.211416898 . PMC 60088. PMID 11606718 .
- ↑ Freytag SO, Paielli DL, Gilbert JD (julio de 1994). "La expresión ectópica de la proteína alfa de unión a CCAAT/potenciador promueve el programa adipogénico en una variedad de células fibroblásticas de ratón" . Genes & Development . 8 (14): 1654–63 . doi : 10.1101/gad.8.14.1654 . PMID 7958846 .
- ↑ Clarke SL, Robinson CE, Gimble JM (noviembre de 1997). "Las proteínas de unión CAAT/potenciador modulan directamente la transcripción desde el promotor del receptor gamma 2 activado por proliferadores de peroxisomas". Biochemical and Biophysical Research Communications . 240 (1): 99– 103. Bibcode : 1997BBRC..240...99C . doi : 10.1006/bbrc.1997.7627 . PMID 9367890 .
- ↑La oxitocina controla la diferenciación de las células madre mesenquimales humanas y revierte la osteoporosis.
- ↑ Hartl L, Duitman J, Aberson HL, Chen K, Dijk F, Roelofs JJ, Dings MP, Hooijer GK, Hernanda PY, Pan Q, Busch OR, Besselink MG, Boerman T, Peppelenbosch MP, Bijlsma MF, Spek CA (septiembre de 2020). "CCAAT/Enhancer-Binding Protein Delta (C/EBPδ): un supresor tumoral previamente desconocido que limita el potencial oncogénico de las células del adenocarcinoma ductal pancreático" . Cancers (Basel) . 12 (9): 2546. doi : 10.3390/cancers12092546 . PMC 7564797. PMID 32906832 .
- ↑ Strohmeyer, Ron; Shelton, Jadd; Lougheed, Christopher; Breitkopf, Trisia (2014-01-22). Gao, Hongwei (ed.). "Expresión y elevación de la proteína de unión al potenciador CCAAT-β en la enfermedad de Alzheimer y cultivos de células microgliales" . PLOS ONE . 9 (1) e86617. Bibcode : 2014PLoSO...986617S . doi : 10.1371/journal.pone.0086617 . ISSN 1932-6203 . PMC 3899300. PMID 24466171 .
- 1 2 Ding, Chen; Wu, Youjun; Dabas, Hadas; Hammarlund, Marc (2022-03-14). "La activación de la vía de la MAP quinasa CaMKII-Sarm1-ASK1-p38 protege contra la degeneración axonal causada por la pérdida de mitocondrias" . eLife . 11 e73557 . doi : 10.7554/eLife.73557 . ISSN 2050-084X . PMC 8920508. PMID 35285800 .
- ↑ Po, Michelle D; Hwang, Christine; Zhen, Mei (febrero de 2010). "PHRs: uniendo la guía axonal, el crecimiento y el desarrollo sináptico" . Current Opinion in Neurobiology . 20 (1): 100– 107. doi : 10.1016/j.conb.2009.12.007 . PMID 20079626 .
- ↑ Falcicchia, Chiara; Tozzi, Francesca; Arancio, Ottavio; Watterson, Daniel Martin; Origlia, Nicola (2020-08-06). " Participación de p38 MAPK en la función y disfunción sináptica" . International Journal of Molecular Sciences . 21 (16): 5624. doi : 10.3390/ijms21165624 . ISSN 1422-0067 . PMC 7460549. PMID 32781522 .
Enlaces externos
- Proteínas de unión a potenciadores CCAAT en los encabezamientos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- expresión génica
- Factores de transcripción