ENDOG

La endonucleasa G mitocondrial es una enzima codificada en humanos por el gen ENDOG . ^{[ 5 ] [ 6 ]} Esta proteína participa principalmente en la apoptosis independiente de caspasas mediante la degradación del ADN al translocarse de la mitocondria al núcleo bajo estrés oxidativo. ^{[ 7 ]} Como resultado, EndoG se ha relacionado con el cáncer , el envejecimiento y enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson (EP). Por lo tanto, la regulación de sus niveles de expresión tiene el potencial de tratar o mejorar estas afecciones. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

La enzima codificada por este gen es un miembro de la familia conservada de nucleasas de dedos ββα-Me no específicas de ADN/ARN y posee una selectividad de sitio única de secuencias de poli(dG).poli(dC) en ADN de doble cadena. La proteína se sintetiza inicialmente como un precursor inactivo de 33 kDa . Este precursor se activa por escisión proteolítica de la secuencia de direccionamiento mitocondrial , produciendo así una enzima madura de 28 kDa que se transloca al espacio intermembrana mitocondrial , donde forma un homodímero activo. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} El motivo HNN (His-141, Asn-163, Asn-172) es crucial para la función catalítica de la proteína y la especificidad del sustrato , y el aminoácido His-141 es necesario para la coordinación del magnesio . El aminoácido Asn-251 también parece ser catalítico, y Glu-271 parece ser otro ligando de magnesio , pero ambos se encuentran lejos del motivo HNN y, por lo tanto, sus interacciones no están claras. ^{[ 11 ]}

La proteína codificada por este gen es una endonucleasa codificada nuclearmente que se localiza en el espacio intermembrana mitocondrial. ^{[ 6 ] [ 12 ]} La proteína codificada está ampliamente distribuida entre los animales y corta el ADN en los tractos de GC. Esta proteína es capaz de generar los cebadores de ARN requeridos por la ADN polimerasa gamma para iniciar la replicación del ADN mitocondrial . ^{[ 6 ]} En algunas vías apoptóticas, EndoG se libera de la mitocondria y migra al núcleo, donde degrada la cromatina con la ayuda de otras proteínas nucleares. ^{[ 7 ] [ 9 ] [ 11 ]} En una de estas vías, la apoptosis independiente de caspasas , la ligasa E3 C-terminal de la proteína interactuante de Hsc-70 (CHIP), un regulador de la expresión de EndoG, funciona como un mecanismo protector contra el estrés oxidativo. En condiciones normales, EndoG permanece unido a Hsp70 y CHIP; Sin embargo, cuando se produce estrés oxidativo, EndoG se disocia de Hsp70 y CHIP y se transloca al núcleo, donde degrada el ADN para inducir la apoptosis. Por lo tanto, mantener bajos niveles de EndoG podría prevenir la muerte celular causada por condiciones de estrés. ^{[ 13 ]} En las células epiteliales, la localización nuclear y la función proapoptótica de EndoG hacen que desempeñe un papel en la senescencia celular. ^{[ 10 ]} Además de la degradación del ADN, EndoG también estimula a las proteínas inhibidoras de la apoptosis (IAP) para dirigir las proteínas hacia la degradación proteasomal . ^{[ 14 ]}

La enzima endonuclasa G es un componente importante en la señalización apoptótica y el estrés oxidativo , sobre todo como parte de la vía de muerte mitocondrial y la señalización de apoptosis de miocitos cardíacos. ^{[ 15 ]} La muerte celular programada es una vía genética y bioquímica distinta esencial para los metazoos. Una vía de muerte intacta es necesaria para el desarrollo embrionario exitoso y el mantenimiento de la homeostasis tisular normal. Se ha demostrado que la apoptosis está estrechamente entrelazada con otras vías celulares esenciales. La identificación de puntos de control críticos en la vía de muerte celular ha proporcionado conocimientos fundamentales para la biología básica, así como objetivos racionales para nuevas terapias en procesos embriológicos normales , o durante lesiones celulares (como la lesión por isquemia-reperfusión durante ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares ) o durante desarrollos y procesos en el cáncer , una célula apoptótica sufre cambios estructurales que incluyen la contracción celular, la formación de vesículas en la membrana plasmática, la condensación nuclear y la fragmentación del ADN y el núcleo . A esto le sigue la fragmentación en cuerpos apoptóticos que son rápidamente eliminados por los fagocitos , previniendo así una respuesta inflamatoria . ^{[ 16 ]} Es un modo de muerte celular definido por cambios morfológicos, bioquímicos y moleculares característicos. Se describió por primera vez como una "necrosis por contracción", y luego este término fue reemplazado por apoptosis para enfatizar su papel opuesto a la mitosis en la cinética tisular. En etapas posteriores de la apoptosis, la célula entera se fragmenta, formando una serie de cuerpos apoptóticos delimitados por la membrana plasmática que contienen elementos nucleares y/o citoplasmáticos. La apariencia ultraestructural de la necrosis es bastante diferente, siendo las características principales la hinchazón mitocondrial, la ruptura de la membrana plasmática y la desintegración celular. La apoptosis ocurre en muchos procesos fisiológicos y patológicos . Juega un papel importante durante el desarrollo embrionario como muerte celular programada y acompaña una variedad de procesos involutivos normales en los que sirve como mecanismo para eliminar células "no deseadas".

La vía BNIP3 implica la liberación mitocondrial y la translocación nuclear de la endonucleasa G. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Sin embargo, no está claro cómo interactúa BNIP3 con las mitocondrias. Se ha demostrado que BNIP3 interactúa con el canal aniónico dependiente de voltaje (VDAC) para inducir directamente la liberación mitocondrial y la translocación nuclear de la endonucleasa G. Los datos han identificado a VDAC como un socio de interacción de BNIP3 y proporcionan evidencia directa para respaldar que EndoG es un mediador de la vía de muerte celular BNIP3. ^{[ 19 ]} Más notablemente, la endonucleasa G es fundamental durante el estrés oxidativo por lesión de isquemia-reperfusión, específicamente en el miocardio como parte de un ataque cardíaco (también conocido como enfermedad cardíaca isquémica ). La enfermedad cardíaca isquémica, que resulta de una oclusión de una de las principales arterias coronarias , sigue siendo actualmente la principal causa de morbilidad y mortalidad en la sociedad occidental. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Durante la isquemia-reperfusión, la liberación de ROS contribuye sustancialmente al daño y la muerte celular a través de un efecto directo sobre la célula, así como a través de señales apoptóticas. Más recientemente, la endonucleasa G se considera un determinante de la hipertrofia cardíaca. Se ha establecido un vínculo entre la endonucleasa G y la función mitocondrial durante la hipertrofia cardíaca, en parte a través de los efectos de Endo G sobre Mfn2 y Jp2, y se ha revelado un papel de la endonucleasa G en la comunicación cruzada entre los procesos controlados por Mfn2 y Jp2 en la hipertrofia cardíaca desadaptativa . ^{[ 22 ]}

Estudios previos informaron una mayor eficacia de los fármacos anticancerígenos cuando se usan junto con altos niveles de EndoG. Por lo tanto, los reguladores de EndoG, como CHIP, podrían servir como objetivos terapéuticos para la muerte celular inducida por estrés oxidativo en el cáncer y el envejecimiento. ^{[ 13 ]} A través de su asociación con la senescencia celular en células epiteliales, EndoG también puede contribuir a enfermedades vasculares relacionadas con la edad, como la arteriosclerosis . ^{[ 10 ]} De manera similar, la localización mionuclear de EndoG se correlaciona con la atrofia del músculo esquelético envejecido , lo que lleva a una mayor señalización apoptótica y pérdida de masa muscular. EndoG también se ha implicado en la enfermedad de Parkinson (EP), ya que induce la fragmentación del ADN en las neuronas cuando se transloca de las mitocondrias al núcleo. Este mecanismo involucra la vía de la quinurenina y el poro de transición de permeabilidad; por lo tanto, dirigir moléculas en esta vía podría prevenir la muerte celular mediada por EndoG y ayudar eficazmente a tratar la EP en pacientes. ^{[ 8 ]} De manera similar, la reducción de la expresión de EndoG en ratones atenuó las lesiones; por lo tanto, las estrategias terapéuticas para inhibir o silenciar EndoG podrían ayudar a proteger los tejidos durante lesiones y enfermedades. Hasta el momento, se han probado y confirmado dos inhibidores de EndoG: PNR-3-80 (5-((1-(2-naftoil)-5-cloro-1H-indol-3-il)metileno)-2-tioxodihidropirimidina-4,6(1H,5H)-diona) y PNR-3-82 (5-((1-(2-naftoil)-5-metoxi-1H-indol-3-il)metileno)-2-tioxodihidropirimidina-4,6(1H,5H)-diona). ^{[ 9 ]}