La proteína de la leucemia promielocítica ( PML ) (también conocida como MYL, RNF71, PP8675 o TRIM19 [ 5 ] ) es el producto proteico del gen PML . La proteína PML es una proteína supresora de tumores necesaria para el ensamblaje de varias estructuras nucleares, llamadas cuerpos nucleares PML, que se forman entre la cromatina [ 5 ] del núcleo celular. Estos cuerpos nucleares están presentes en los núcleos de mamíferos, aproximadamente de 1 a 30 por núcleo celular. [ 5 ] Se sabe que los cuerpos nucleares PML tienen varias funciones celulares reguladoras, incluyendo la participación en la muerte celular programada , la estabilidad del genoma, efectos antivirales y el control de la división celular . [ 5 ] [ 6 ] La mutación o pérdida de PML, y la consiguiente desregulación de estos procesos, se ha implicado en una variedad de cánceres. [ 5 ]
Historia
La PML era poco comprendida hasta que fue descrita en los hallazgos de Grignani et al. en su estudio de 1996 sobre pacientes con leucemia promielocítica aguda (LPA). Se encontró que el cariotipo del 90% de los pacientes con LPA incluía una translocación recíproca, que resultaba en la fusión del gen que codifica el receptor alfa del ácido retinoico , RARA , del cromosoma 17 y el gen PML del cromosoma 15, que no había sido caracterizado previamente. Se demostró que el gen de oncofusión PML/RARalfa resultante alteraba la función normal de PML y RARalfa, inhibiendo así la diferenciación terminal de las células precursoras sanguíneas y permitiendo el mantenimiento de una reserva de células indiferenciadas para la progresión cancerosa. [ 7 ] Esta implicación del gen PML en un contexto patológico llevó a un mayor enfoque en el gen en los años posteriores.
Estructura
El gen PML tiene una longitud aproximada de 53 kilobases y se localiza en el brazo q del cromosoma 15. Consta de 10 exones que están sujetos a recombinación mediante empalme alternativo , lo que da lugar a más de 15 isoformas conocidas de la proteína PML . [ 8 ] [ 9 ] Si bien las isoformas varían en su dominio C-terminal , todas contienen un motivo TRIpartito codificado por los tres primeros exones del gen. [ 10 ] El motivo TRIpartito consta de un dedo de zinc RING , dos dominios de unión al zinc , denominados cajas B1 y B2, y un dominio de dimerización RBCC compuesto por dos dominios de hélice alfa enrollada. [ 9 ]
El gen PML está bajo control transcripcional, traduccional y postraduccional. La región promotora del gen contiene dianas de transductores de señales y activadores de la transcripción (STAT), factores reguladores del interferón y la proteína p53, lo que indica la complejidad de su participación en las funciones celulares. [ 11 ] Además de la regulación mediante empalme alternativo, el producto proteico está sujeto a modificaciones postraduccionales como la acetilación y la fosforilación. El extremo C-terminal contiene residuos de serina que son fosforilados por quinasas de caseína, y hay varios residuos de tirosina y treonina que también pueden ser dianas de fosforilación. [ 9 ] La fosforilación de PML desencadena una modificación adicional a través de la unión de proteínas SUMO al dominio RING por la enzima conjugadora de SUMO UBC9 , [ 5 ] que ocurre de manera dependiente del ciclo celular. PML contiene un dominio de unión a SUMO necesario para su interacción con otras proteínas SUMOiladas como ella misma y muchas otras. [ 9 ] Tanto la ubiquitinación como la SUMOilación de la proteína PML pueden desencadenar su degradación en el proteasoma , proporcionando así un medio para modular la labilidad de la proteína PML dentro de la célula. [ 11 ]
La PML se traduce en el citoplasma de la célula, pero su extremo N contiene una señal de localización nuclear que provoca su importación al núcleo. [ 9 ] Dentro del núcleo, las proteínas PML sumoiladas se multimerizan entre sí mediante interacciones en el dominio RBCC. Esto forma una estructura anular que se une a la matriz nuclear, formando un cuerpo nuclear de PML (PML-NB) . El borde del multímero proteico anular presenta filamentos proteicos que se extienden desde el anillo y hacen contacto con las fibras de cromatina. [ 5 ] Esto mantiene la posición de los PML-NB dentro del núcleo, así como la estabilidad de la proteína. Cuando la cromatina se ve sometida a estrés, como durante la apoptosis, el PML-NB se vuelve inestable y los cuerpos de PML se redistribuyen en microestructuras. Estas microestructuras contienen proteína PML, pero no las numerosas proteínas interactivas normalmente asociadas con los PML-NB. [ 5 ] [ 12 ]
Los cuerpos nucleares PML no se distribuyen aleatoriamente por todo el núcleo, sino que se encuentran dentro de él y suelen estar asociados a otros cuerpos nucleares, como las manchas de empalme y los nucléolos , así como a regiones ricas en genes que se transcriben activamente . En particular, se ha demostrado que los cuerpos nucleares PML se asocian a genes como el grupo de genes MHC I , así como al gen p53. No está claro el significado exacto de esta asociación; sin embargo, la evidencia sugiere que los cuerpos nucleares PML podrían influir en la transcripción en estos sitios genéticos específicos. [ 13 ]
Función
Los cuerpos nucleares PML (PML-NB) desempeñan una amplia gama de funciones y un papel fundamental en la regulación celular. Ejercen sus diversas acciones mediante interacciones con distintas proteínas localizadas en los PML-NB. Se cree que la función bioquímica específica de los PML-NB podría consistir en actuar como ligasa E3 para la sumoilación de otras proteínas. [ 5 ] Sin embargo, su verdadera función aún no está clara, y se han propuesto varios modelos posibles para la función de los PML-NB, incluyendo el almacenamiento nuclear de proteínas, su función como plataforma de acumulación de otras proteínas para su modificación postraduccional, su participación directa en la transcripción y la regulación de la cromatina. [ 5 ]
Los PML-NB también desempeñan un papel en la regulación transcripcional . Se ha demostrado que los PML-NB aumentan la transcripción de algunos genes, mientras que reprimen la transcripción de otros. [ 5 ] Se ha sugerido que el mecanismo por el cual los PML-NB hacen esto es a través de procesos de remodelación de la cromatina, aunque esto no está claro. [ 5 ]
Debido a esta aparente contradicción, es posible que los cuerpos nucleares PML sean estructuras heterogéneas que tengan diferentes funciones según su ubicación dentro del núcleo, las proteínas con las que interactúan en un área específica del núcleo o las isoformas específicas de la proteína PML que los componen.
Además de esta regulación de la transcripción, las observaciones de los PML-NB han sugerido firmemente que el complejo proteico desempeña un papel en la mediación de las respuestas al daño del ADN . Por ejemplo, el número y el tamaño de los PML-NB aumentan a medida que aumentan las actividades de los sensores de daño del ADN ATM y ATR . Los cuerpos nucleares se localizan en el sitio del daño del ADN, donde posteriormente se localizan conjuntamente las proteínas asociadas con la reparación del ADN y la detención del ciclo celular . [ 5 ] [ 13 ] El propósito funcional de la interacción entre los PML-NB y los mecanismos de reparación del ADN sigue sin estar claro, pero parece improbable que tengan un papel en la reparación directa del ADN, debido a la colocalización de las proteínas de reparación del ADN y los PML-NB algún tiempo después de que el ADN haya sido dañado. Más bien, se piensa que los PML-NB pueden regular las respuestas al daño del ADN actuando como un sitio de almacenamiento para proteínas involucradas en la reparación del ADN, regulando la reparación directamente o mediando entre la reparación del ADN y las respuestas de los puntos de control. [ 5 ] Sin embargo, está claro que los PML-NB desempeñan un papel en la mediación de las respuestas de los puntos de control, en particular en la inducción de la apoptosis.
PML desempeña un papel importante tanto en las vías apoptóticas dependientes como independientes de p53 . PML activa p53 reclutando la proteína a un sitio PML-NBs y promoviendo su activación, al tiempo que inhibe reguladores de la proteína como MDM2 o HAUSP . [ 5 ] En las vías que no utilizan p53 para inducir la apoptosis, se ha demostrado que PML interactúa con CHK2 e induce su autofosforilación para activarse. [ 5 ] Además de estas dos vías apoptóticas, la apoptosis inducida por Fas depende de los PML-NBs para liberar la proteína FLICE-Associated huge protein , que luego se localiza en las mitocondrias para promover la activación de la Caspasa-8 . [ 5 ]
Más allá de la apoptosis, otros estudios han implicado a los PML-NB en la senescencia celular , particularmente en su inducción. [ 5 ] Se ha demostrado que participan en la formación de ciertas características de la cromatina de las células que experimentan senescencia, como los focos de heterocromatina asociados a la senescencia (SAHF), que se cree que suprimen la expresión de factores y genes promotores del crecimiento. La formación de estas características es el resultado de las chaperonas de histonas HIRA y ASF1, cuyas actividades de remodelación de la cromatina están mediadas por los PML-NB. HIRA se localiza en los PML-NB antes de que se produzca cualquier otra interacción con el ADN. [ 5 ]
Papel en el cáncer
Las mutaciones con pérdida de función de la proteína PML, particularmente las resultantes de la fusión del gen PML con el gen RARA en las leucemias promielocíticas agudas, están implicadas en la desregulación de varias vías apoptóticas supresoras de tumores, especialmente aquellas que dependen de p53, como se mencionó anteriormente. [ 5 ] [ 14 ] Por lo tanto, la pérdida de la función de PML confiere una ventaja de supervivencia y proliferación celular, impide la senescencia celular a través de la pérdida de SAHF y bloquea la diferenciación celular. [ 14 ]
Se ha observado que tanto en humanos como en ratones existe una mayor propensión a la formación de tumores tras la pérdida de la función de PML. La alteración de PML se produce en una amplia variedad de tipos de cáncer y da lugar a tumores más metastásicos y, por consiguiente, a peores pronósticos. [ 14 ] Se cree que, además de su importancia en las funciones apoptóticas, la inactivación de PML puede hacer que las células favorezcan la progresión tumoral al permitirles acumular daño genético adicional. Muchas proteínas implicadas en el mantenimiento de la estabilidad genómica dependen de los PML-NB para su localización, por lo que la pérdida de PML conlleva una disminución de la eficiencia de reparación dentro de la célula. [ 14 ]
función del ciclo celular
La distribución y concentración de PML-NB cambia a medida que la célula avanza por el ciclo celular . En la fase G0, hay pocos PML-NB sumoilados, pero su número aumenta a medida que la célula progresa a través de las etapas G1 a S y G2. Durante la condensación de la cromatina que ocurre durante la mitosis, la desumoilación de PML causa la disociación de muchos factores asociados, y las proteínas PML se autoagregan para formar unos pocos agregados grandes denominados acumulaciones mitóticas de proteínas PML (MAPP). [ 5 ] Además de los cambios en el número, los PML-NB también se asocian con diferentes proteínas a lo largo del ciclo y experimentan cambios bioquímicos significativos en su composición. [ 5 ]
Durante la fase S del ciclo celular, los complejos PML-NB se desintegran a medida que su andamiaje de cromatina cambia durante la replicación. La fragmentación física de los PML-NB en fragmentos más pequeños promueve la creación de más PML-NB que existen en G2; sin embargo, los niveles de expresión de la proteína PML no aumentan. [ 5 ] Se cree que esto podría servir para preservar la orientación de las cromátidas con las que se asocian los PML-NB, o para monitorear la integridad de las horquillas de replicación . [ 5 ]
Funciones antivirales
La transcripción de PML aumenta en presencia de interferón α/β y γ. Se cree que el aumento en el número de cuerpos nucleares PML (PML-NB) resultante de este incremento en la expresión de la proteína PML puede provocar el secuestro de proteínas virales en dichos cuerpos. De esta forma, el virus no puede utilizarlas. Las proteínas retenidas por los PML-NB se sumoilan , inactivando permanentemente los viriones. [ 6 ]
Interacciones
Se ha demostrado que la proteína de la leucemia promielocítica interactúa con:
- ANKRD2 , [ 15 ]
- Proteína de unión a CREB , [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]
- Ciclina T1 , [ 19 ]
- Proteína 6 asociada a la muerte , [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]
- GATA2 , [ 24 ]
- HDAC1 , [ 25 ] [ 26 ]
- HDAC3 , [ 26 ]
- HHEX , [ 27 ]
- MAPK11 , [ 28 ]
- MYB , [ 29 ]
- Mdm2 , [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]
- Factor de crecimiento nervioso IB , [ 34 ]
- Correpresor del receptor nuclear 1 , [ 25 ]
- Correpresor del receptor nuclear 2 , [ 25 ] [ 35 ]
- P53 , [ 30 ] [ 36 ] [ 37 ]
- RPL11 , [ 31 ]
- Proteína del retinoblastoma , [ 38 ]
- Receptor alfa del ácido retinoico , [ 16 ]
- SIN3A , [ 25 ]
- Proteína SKI , [ 25 ]
- STAT3 , [ 39 ]
- Factor de respuesta sérica [ 17 ] y
- Modificador pequeño relacionado con la ubiquitina 1 , [ 40 ] [ 41 ]
- Factor de transcripción Sp1 , [ 42 ]
- TOPBP1 , [ 43 ]
- Timina-ADN glicosilasa , [ 44 ] y
- Proteína 16 que contiene un dedo de zinc y un dominio BTB . [ 45 ]
Véase también
Referencias
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Lecturas adicionales
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Enlaces externos
- PML+proteína,+humana en los Encabezamientos de Materia Médica (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- Genes en el cromosoma 15 humano
- proteínas de dedo RING