El transductor de señal y activador de la transcripción 1 ( STAT1 ) es un factor de transcripción que en humanos está codificado por el gen STAT1 . Es un miembro de la familia de proteínas STAT . [ 5 ]
Función
Todas las moléculas STAT son fosforiladas por quinasas asociadas a receptores, lo que provoca su activación, dimerización mediante la formación de homodímeros o heterodímeros y, finalmente, su translocación al núcleo para funcionar como factores de transcripción. Específicamente, STAT1 puede ser activado por varios ligandos como el interferón alfa (IFNα), el interferón gamma (IFNγ), el factor de crecimiento epidérmico (EGF), el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF), la interleucina 6 (IL-6) o la IL-27. [ 6 ]
Los interferones de tipo I (IFN-α, IFN-ß) se unen a receptores, provocan señalización a través de quinasas, fosforilan y activan las quinasas Jak TYK2 y JAK1 y también STAT1 y STAT2. Las moléculas STAT forman dímeros y se unen a ISGF3G/IRF-9, que es el complejo del factor 3 del gen estimulado por interferón con el factor regulador del interferón 9. [ 7 ] Esto permite que STAT1 entre en el núcleo. [ 8 ] STAT1 tiene un papel clave en muchas expresiones génicas que causan la supervivencia de la célula, la viabilidad o la respuesta a patógenos. Hay dos posibles transcripciones (debido al empalme alternativo) que codifican 2 isoformas de STAT1. [ 9 ] [ 10 ] STAT1α, la versión de longitud completa de la proteína, es la principal isoforma activa, responsable de la mayoría de las funciones conocidas de STAT1. STAT1ß, que carece de una porción del extremo C-terminal de la proteína, ha sido menos estudiada, pero se ha informado que regula negativamente la activación de STAT1 o que media actividades antitumorales y antiinfecciosas dependientes de IFN-γ. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]
STAT1 participa en la regulación positiva de genes debido a una señal de interferones de tipo I, tipo II o tipo III. En respuesta a la estimulación con IFN-γ, STAT1 forma homodímeros o heterodímeros con STAT3 que se unen al elemento promotor GAS (secuencia activada por interferón gamma ) ; en respuesta a la estimulación con IFN - α o IFN - β , STAT1 forma un heterodímero con STAT2 que puede unirse al elemento promotor ISRE ( elemento de respuesta estimulada por interferón ) . [ 14 ] En ambos casos, la unión al elemento promotor conduce a una mayor expresión de ISG ( genes estimulados por interferón ). [ 15 ]
La expresión de STAT1 puede ser inducida con disulfuro de dialilo , un compuesto presente en el ajo. [ 16 ]
Mutaciones de STAT1
Las mutaciones en la molécula STAT1 pueden ser de ganancia de función (GOF) o de pérdida de función (LOF). Ambas pueden causar diferentes fenotipos y síntomas. Las infecciones comunes recurrentes son frecuentes tanto en las mutaciones GOF como en las LOF. En los humanos, STAT1 ha estado particularmente sometida a una fuerte selección purificadora cuando las poblaciones pasaron de la caza y la recolección a la agricultura, ya que esto coincidió con un cambio en el espectro de patógenos. [ 17 ]
Pérdida de función
La pérdida de función de STAT1, por lo tanto, la deficiencia de STAT1 puede tener muchas variantes. Hay dos alteraciones genéticas principales que pueden causar respuesta a los interferones tipo I y III. Primero, puede haber una deficiencia autosómica recesiva parcial o incluso completa de STAT1. Esto causa enfermedades bacterianas intracelulares o infecciones virales y se diagnostican respuestas alteradas de IFN a, b, g e IL27. En la forma parcial, también se pueden encontrar altos niveles de IFNg en el suero sanguíneo. Cuando se analizan a partir de sangre total, los monocitos no responden a las dosis de BCG e IFNg con producción de IL-12. En la forma recesiva completa, hay una respuesta muy baja a la medicación antiviral y antimicótica. Segundo, la deficiencia parcial de STAT1 también puede ser una mutación autosómica dominante; fenotípicamente causa respuestas alteradas de IFNg y hace que los pacientes sufran enfermedades bacterianas intracelulares selectivas (MSMD). [ 18 ]
En ratones knock-out preparados en los años 90, se descubrió una baja cantidad de células T reguladoras CD4 + y CD25 + y casi ninguna respuesta a IFNa, b y g, lo que provocó infecciones parasitarias, virales y bacterianas. El primer caso reportado de deficiencia de STAT1 en humanos fue una mutación autosómica dominante y los pacientes mostraron propensión a infecciones micobacterianas. [ 9 ] Otro caso reportado fue sobre una forma autosómica recesiva. Dos pacientes emparentados tenían una mutación homocigótica de cambio de sentido en STAT1 que causó un empalme deficiente, por lo tanto, un defecto en la proteína madura. Los pacientes tuvieron una respuesta parcialmente dañada tanto a IFNa como a IFNg. Los científicos ahora afirman que la deficiencia recesiva de STAT1 es una nueva forma de inmunodeficiencia primaria y que siempre que un paciente sufra infecciones bacterianas y virales repentinas, graves e inesperadas, debe considerarse como potencialmente deficiente en STAT1. [ 19 ] [ 20 ]
Los interferones inducen la formación de dos activadores transcripcionales: el factor activador gamma (GAF) y el factor gamma 3 estimulado por interferón (ISGF3). Se encontró una mutación heterocigota natural de la línea germinal STAT1 asociada con la susceptibilidad a la enfermedad micobacteriana pero no viral en dos pacientes no relacionados con enfermedad micobacteriana inexplicada. [ 21 ] Esta mutación causó una pérdida de la activación de GAF e ISGF3 pero fue dominante para un fenotipo celular y recesiva para el otro. Afectó la acumulación nuclear de GAF pero no de ISGF3 en células estimuladas por interferones, lo que implica que los efectos antimicobacterianos pero no los antivirales de los interferones humanos están mediados por GAF. Más recientemente, se han identificado dos pacientes con mutaciones homocigotas de STAT-1 que desarrollaron tanto enfermedad diseminada post-vacunación BCG como infecciones virales letales. Las mutaciones en estos pacientes causaron una ausencia completa de STAT-1 y resultaron en una falta de formación tanto de GAF como de ISGF3. [ 22 ]
Ganancia de función
La mutación de ganancia de función se descubrió por primera vez en pacientes con candidiasis mucocutánea crónica (CMC). Esta enfermedad se caracteriza por sus síntomas como infecciones persistentes de la piel, las mucosas (orales o genitales) y las uñas causadas por Candida , principalmente Candida albicans . La CMC puede ser muy a menudo consecuencia de una inmunodeficiencia primaria. Los pacientes con CMC también suelen sufrir infecciones bacterianas (principalmente Staphylococcus aureus ), así como infecciones del sistema respiratorio y la piel. En estos pacientes también se pueden encontrar infecciones virales causadas principalmente por Herpesviridae , que también afectan la piel. Las infecciones micobacterianas suelen ser causadas por Mycobacterium tuberculosis o bacterias ambientales. También son muy comunes los síntomas autoinmunes como la diabetes tipo 1 , la citopenia, la regresión del timo o el lupus eritematoso sistémico . Cuando hay deficiencia de linfocitos T, estas enfermedades autoinmunes son muy comunes. La candidiasis mucocutánea crónica (CMC) también se ha descrito como un síntoma común en pacientes con síndrome de hiperinmunoglobulina E (hiper-IgE) y con síndrome poliendocrino autoinmune tipo I. Se ha informado de la implicación de la interleucina 17A, debido a los bajos niveles de linfocitos T productores de IL-17A en pacientes con CMC.
Mediante diversos métodos genómicos y genéticos se descubrió que una mutación heterocigota con ganancia de función del gen STAT1 es la causa de más de la mitad de los casos de CMC. Esta mutación se debe a un defecto en el dominio de hélice enrollada, el dominio de unión al ADN, el dominio N-terminal o el dominio SH2. Esto provoca un aumento de la fosforilación debido a la imposibilidad de desfosforilación en el núcleo. Estos procesos dependen de citocinas como el interferón alfa o beta, el interferón gamma o la interleucina 27. Como se mencionó anteriormente, se observaron bajos niveles de interleucina 17A, lo que alteró la polarización Th17 de la respuesta inmunitaria.
Los pacientes con mutación de ganancia de función de STAT1 y CMC responden mal o no responden en absoluto al tratamiento con fármacos azólicos como fluconazol , itraconazol o posaconazol . Además de las infecciones virales y bacterianas comunes, estos pacientes desarrollan autoinmunidad o incluso carcinomas. Es muy complicado encontrar un tratamiento debido a la variedad de síntomas y resistencias; se están probando inhibidores de la vía JAK/STAT, como ruxolitinib , que representan una posible opción de tratamiento para estos pacientes. [ 23 ] [ 6 ] [ 24 ]
Interacciones
Se ha demostrado que STAT1 interactúa con:
- BRCA1 , [ 25 ]
- C-jun , [ 26 ]
- CD117 , [ 27 ]
- proteína de unión a CREB , [ 28 ]
- Receptor de calcitriol , [ 29 ]
- Receptor del factor de crecimiento epidérmico , [ 30 ] [ 31 ]
- Anemia de Fanconi, grupo de complementación C , [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]
- GNB2L1 , [ 35 ] [ 36 ]
- IFNAR2 , [ 35 ] [ 37 ]
- IRF1 , [ 38 ]
- ISGF3G [ 39 ]
- Receptor de interleucina 27, subunidad alfa , [ 40 ]
- MCM5 , [ 41 ] [ 42 ]
- Objetivo de rapamicina en mamíferos , [ 43 ]
- PIAS1 , [ 44 ]
- PRKCD , [ 43 ]
- PTK2 , [ 45 ]
- Proteína quinasa R , [ 46 ] [ 47 ]
- STAT2 , [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]
- STAT3 , [ 31 ] [ 51 ] [ 52 ]
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Lecturas adicionales
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Enlaces externos
- FactorBook STAT1
- Genes en el cromosoma 2 humano
- expresión génica
- Sistema inmunitario
- Proteínas
- Factores de transcripción
- transducción de señales