proteína de unión al elemento regulador de esteroles

Las proteínas de unión al elemento regulador de esteroles ( SREBP ) son factores de transcripción que se unen a la secuencia de ADN del elemento regulador de esteroles TCACNCCAC. ^{[ 2 ]} Las SREBP de mamíferos están codificadas por los genes SREBF1 y SREBF2 . Las SREBP pertenecen a la clase básica de factores de transcripción hélice-bucle-hélice con cremallera de leucina . ^{[ 3 ]} Las SREBP no activadas están unidas a la envoltura nuclear y a las membranas del retículo endoplasmático . En células con bajos niveles de esteroles, las SREBP se escinden en un dominio N-terminal soluble en agua que se transloca al núcleo. Estas SREBP activadas se unen entonces a secuencias específicas de ADN del elemento regulador de esteroles, regulando así positivamente la síntesis de enzimas implicadas en la biosíntesis de esteroles. ^{[ 4 ] [ 5 ]} Los esteroles a su vez inhiben la escisión de SREBP y, por lo tanto, la síntesis de esteroles adicionales se reduce a través de un bucle de retroalimentación negativa.

Los genomas de los mamíferos tienen dos genes SREBP separados ( SREBF1 y SREBF2 ):

• La expresión de SREBP-1 produce dos isoformas diferentes, SREBP-1a y -1c. Estas isoformas difieren en sus primeros exones debido al uso de diferentes sitios de inicio de la transcripción para el gen SREBP-1. SREBP-1c también se identificó en ratas como ADD-1. SREBP-1c es responsable de regular los genes necesarios para la lipogénesis de novo . ^{[ 6 ]}
• SREBP-2 regula los genes del metabolismo del colesterol. ^{[ 6 ]}

Las proteínas SREB son necesarias indirectamente para la biosíntesis de colesterol y para la captación y biosíntesis de ácidos grasos . Estas proteínas interactúan con el elemento regulador de esteroles asimétrico (StRE). Las SREBP tienen una estructura similar a la de las proteínas hélice-bucle-hélice (HLH) que se unen a la caja E. Sin embargo, a diferencia de las proteínas HLH que se unen a la caja E, un residuo de arginina se reemplaza por tirosina, lo que les permite reconocer los StRE y, por lo tanto, regular la biosíntesis de membrana. ^{[ 7 ]}

Las células animales mantienen niveles adecuados de lípidos intracelulares (grasas y aceites) en circunstancias muy variadas ( homeostasis lipídica ). ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} Por ejemplo, cuando los niveles de colesterol celular caen por debajo del nivel necesario, la célula produce más enzimas necesarias para sintetizar colesterol. Un paso principal en esta respuesta es producir más transcritos de ARNm que dirigen la síntesis de estas enzimas . Por el contrario, cuando hay suficiente colesterol, la célula deja de producir esos ARNm y el nivel de las enzimas disminuye. Como resultado, la célula deja de producir colesterol una vez que tiene suficiente.

Una característica destacada de este mecanismo de retroalimentación regulatoria se observó por primera vez en la vía SREBP: la proteólisis intramembrana regulada (RIP). Posteriormente, se descubrió que la RIP se utiliza en casi todos los organismos, desde bacterias hasta seres humanos, y regula una amplia gama de procesos, desde el desarrollo hasta la neurodegeneración.

Una característica de la vía SREBP es la liberación proteolítica de un factor de transcripción unido a la membrana, SREBP. La escisión proteolítica lo libera para que se desplace a través del citoplasma hasta el núcleo. Una vez en el núcleo, SREBP puede unirse a secuencias de ADN específicas (los elementos reguladores de esteroles o SRE) que se encuentran en las regiones de control de los genes que codifican las enzimas necesarias para la síntesis de lípidos. Esta unión al ADN conduce a un aumento en la transcripción de los genes diana .

La proteína precursora SREBP de ~120 kDa se ancla en las membranas del retículo endoplasmático (RE) y la envoltura nuclear gracias a dos hélices transmembrana en el centro de la proteína . El precursor tiene una orientación en horquilla en la membrana, de modo que tanto el dominio del factor de transcripción amino-terminal como el dominio regulador carboxi-terminal se orientan hacia el citoplasma . Las dos hélices transmembrana están separadas por un bucle de unos 30 aminoácidos que se encuentra en el lumen del RE. Se requieren dos cortes proteolíticos separados y específicos del sitio para la liberación del dominio amino-terminal transcripcionalmente activo. Estos cortes son llevados a cabo por dos proteasas distintas , llamadas proteasa del sitio 1 ( S1P ) y proteasa del sitio 2 ( S2P ).

Además de S1P y S2P, la liberación regulada de SREBP transcripcionalmente activo requiere la proteína SCAP (proteína activadora de la escisión de SREBP), sensible al colesterol , que forma un complejo con SREBP debido a la interacción entre sus respectivos dominios carboxi-terminales. SCAP, a su vez, puede unirse reversiblemente con otra proteína de membrana residente del RE, INSIG. En presencia de esteroles, que se unen a INSIG y SCAP, INSIG y SCAP también se unen entre sí. INSIG siempre permanece en la membrana del RE y, por lo tanto, el complejo SREBP-SCAP permanece en el RE cuando SCAP está unido a INSIG. Cuando los niveles de esteroles son bajos, INSIG y SCAP ya no se unen. Entonces, SCAP experimenta un cambio conformacional que expone una porción de la proteína ('MELADL') que le indica que debe ser incluida como carga en las vesículas COPII que se mueven del RE al aparato de Golgi. En estas vesículas, SCAP, arrastrando consigo a SREBP, es transportada al aparato de Golgi. La regulación de la escisión de SREBP emplea una característica notable de las células eucariotas , la compartimentalización subcelular definida por membranas intracelulares, para asegurar que la escisión ocurra solo cuando sea necesario.

Una vez en el aparato de Golgi, el complejo SREBP-SCAP se encuentra con la S1P activa. La S1P escinde la SREBP en el sitio 1, dividiéndola en dos mitades. Dado que cada mitad conserva una hélice transmembrana, permanece unida a la membrana. La mitad amino-terminal de la SREBP recién generada (que es la parte funcional de la molécula) se escinde en el sitio 2, ubicado dentro de su hélice transmembrana. Esta es la función de la S2P, una metaloproteasa inusual. Esto libera la porción citoplasmática de la SREBP, que luego se traslada al núcleo, donde activa la transcripción de genes diana (por ejemplo, el gen del receptor de LDL ).

La ausencia de esteroles activa la SREBP, aumentando así la síntesis de colesterol. ^{[ 11 ]}

Se ha demostrado que la insulina, los derivados del colesterol, la T3 y otras moléculas endógenas regulan la expresión de SREBP1c, particularmente en roedores. Los ensayos de deleción y mutación en serie revelan que tanto los elementos de respuesta SREBP (SRE) como LXR (LXRE) participan en la regulación de la transcripción de SREBP-1c mediada por la insulina y los derivados del colesterol. Los agonistas del receptor alfa activado por la proliferación de peroxisomas ( PPARα ) potencian la actividad del promotor de SREBP-1c a través de un elemento DR1 en la posición -453 del promotor humano. Los agonistas de PPARα actúan en cooperación con LXR o insulina para inducir la lipogénesis. ^{[ 12 ]}

Un medio rico en aminoácidos de cadena ramificada estimula la expresión del gen SREBP-1c a través de la vía mTORC1 / S6K1 . La fosforilación de S6K1 aumentó en el hígado de ratones obesos db/db. Además, la depleción de S6K1 hepática en ratones db/db mediante un vector adenoviral que codifica shRNA de S6K1 resultó en una regulación negativa de la expresión del gen SREBP-1c en el hígado, así como en una reducción del contenido de triglicéridos hepáticos y de la concentración sérica de triglicéridos. ^{[ 13 ]}

La activación de mTORC1 no es suficiente para estimular el SREBP-1c hepático en ausencia de señalización de Akt , lo que revela la existencia de una vía descendente adicional también necesaria para esta inducción, que se propone que implica la supresión mediada por Akt independiente de mTORC1 de INSIG-2a , un transcrito específico del hígado que codifica el inhibidor de SREBP-1c, INSIG2. ^{[ 14 ]}

Se ha demostrado que FGF21 reprime la transcripción de la proteína de unión al elemento regulador de esteroles 1c (SREBP-1c). La sobreexpresión de FGF21 mejoró la regulación positiva de SREBP-1c y la sintasa de ácidos grasos (FAS) en células HepG2 inducida por el tratamiento con ácidos grasos libres (AGL). Además, FGF21 podría inhibir los niveles transcripcionales de los genes clave involucrados en el procesamiento y la translocación nuclear de SREBP-1c, y disminuir la cantidad de proteína SREBP-1c madura. Inesperadamente, la sobreexpresión de SREBP-1c en células HepG2 también podría inhibir la transcripción endógena de FGF21 al reducir la actividad del promotor de FGF21. ^{[ 15 ]}

También se ha demostrado que SREBP-1c regula positivamente, de manera específica de tejido, la expresión de PGC1alfa en el tejido adiposo marrón. ^{[ 16 ]}

Se sugiere que Nur77 inhibe la expresión de LXR y SREBP-1c, modulando así el metabolismo lipídico hepático. ^{[ 17 ]}

Las SREBP fueron dilucidadas en el laboratorio de los premios Nobel Michael Brown y Joseph Goldstein en el Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas en Dallas. Su primera publicación sobre este tema apareció en octubre de 1993. ^{[ 3 ] [ 18 ]}

• Proteínas de unión a elementos reguladores de esteroles en los encabezamientos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
• El Laboratorio Brown y Goldstein se archivó el 26 de mayo de 2009 en la Wayback Machine .
• Síntesis de colesterol archivada el 4 de julio de 2017 en Wayback Machine : contiene algunos detalles regulatorios interesantes.
• Base de datos de proteínas (PDB) , estructura del elemento regulador de esteroles 1A.