Hispanopedia WikiLa proteína transportadora mitocondrial cerebral 1 es una proteína que en humanos está codificada por el gen SLC25A14 . [ 5 ] [ 6 ]
Las proteínas desacopladoras mitocondriales (UCP) pertenecen a la familia de las proteínas transportadoras de aniones mitocondriales (MACP). Las UCP separan la fosforilación oxidativa de la síntesis de ATP , disipando energía en forma de calor, fenómeno conocido como fuga de protones mitocondriales. Facilitan la transferencia de aniones desde la membrana mitocondrial interna a la externa y el retorno de protones desde la membrana mitocondrial externa a la interna. También reducen el potencial de membrana mitocondrial en las células de mamíferos. Existe especificidad tisular para las diferentes UCP, y se desconocen los mecanismos exactos mediante los cuales transfieren H+/OH-. Las UCP contienen los tres dominios proteicos homólogos de las MACP. Este gen se expresa ampliamente en muchos tejidos, con mayor abundancia en el cerebro y los testículos. El producto génico posee un dominio hidrofóbico N-terminal ausente en otras UCP. Se han identificado dos variantes de empalme para este gen. [ 6 ]
Las proteínas desacopladoras mitocondriales desempeñan un papel importante en el genoma humano, así como en los genomas de plantas, procariotas, hongos y otros eucariotas, incluidos todos los mamíferos. Los humanos poseen cinco isoformas diferentes de estas proteínas, y cada una tiene su propia función en el organismo; sin embargo, todas son vitales para el genoma. Estudios previos demostraron cómo la disminución de la señalización redox y de proteínas desacopladoras específicas tiene un efecto neuroprotector que puede proteger contra diversas enfermedades neurodegenerativas , como la hipoxia , la isquemia y enfermedades como el Alzheimer , el Parkinson y la esquizofrenia .
Proteínas desacopladoras mitocondriales
UCP1
El descubrimiento de UCP1 se produjo en algunos miembros de la familia Roedores, pero principalmente en el tejido adiposo pardo de los lactantes, donde desempeña un papel en la homeostasis energética. UCP1 se localiza en la membrana mitocondrial interna. El tejido adiposo pardo previene la hipotermia al liberar la fuerza motriz de protones de la fosforilación oxidativa. De esta forma, UCP1 controla tanto el metabolismo basal como el termogénico. Entre las enfermedades asociadas a UCP1 se incluyen la diabetes tipo 2 y las enfermedades cardiometabólicas.
UCP2
La UCP2 tiene diferentes funciones en todo el cuerpo, como en el cerebro , los pulmones , los riñones , el bazo , el corazón y el músculo esquelético . Además, varias áreas del sistema nervioso central tienen niveles consistentemente altos de expresión de ARNm de UCP2. Las neuronas inmediatas, los monocitos invasores o latentes, las células del plexo coroideo y las células endoteliales están relacionadas con niveles elevados de ARNm de UCP2. Las enfermedades asociadas a las mitocondrias son neuroprotectoras en varias enfermedades neurodegenerativas, incluyendo la muerte neuronal inducida por la diabetes tipo 2, la obesidad asociada a la esquizofrenia, las enfermedades inflamatorias, el cáncer y la isquemia cerebral (Kumar, 2022). Debido a la disfunción mitocondrial y las modificaciones en la plasticidad sináptica, múltiples enfermedades están relacionadas con la UCP2. En el área dañada del cerebro después de una lesión cerebral, la expresión de UP2 aumenta. En el cerebro, el papel fundamental de la UCP2 es la plasticidad neuronal y la supervivencia neuronal. Específicamente, en la isquemia cerebral, los estudios sugieren que la UCP2 regula la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), la neuroinflamación, el potencial mitocondrial, el balance energético, la función neuroendocrina y la muerte celular. Otra función importante de la UCP2 es el control de la temperatura del microambiente en la terminal presináptica. Según los estudios, la UCP2 es crucial para la adaptación bioenergética de las neuronas, lo que permite aumentar la actividad neuronal y la plasticidad sináptica. En consecuencia, los datos de diversos estudios sugieren que la UCP2 es una diana terapéutica plausible para el tratamiento de afecciones neurológicas.
UCP3
La UCP3 se expresa principalmente en el tejido adiposo, los pulmones y los músculos esqueléticos; sin embargo, también se encuentra en el cerebro, los riñones, el bazo y el corazón. Las funciones de esta UCP son regular la tasa metabólica basal, regular el metabolismo de los ácidos grasos, prevenir la neuropatía diabética al prevenir la pérdida nerviosa, limitar los niveles de radicales libres en las células y limitar el nivel de ROS. La UCP3 también reduce el riesgo de diabetes tipo 1, lo que indica que las UCP previenen el daño neuronal mediado por las mitocondrias (Kumar, 2022). La capacidad de controlar elementos afectados por el balance energético, como los agonistas de los receptores γ-adrenérgicos, la ingesta de alimentos y la exposición al frío, es compartida por las UCP 1, 2 y 3. Por último, la enfermedad cardiovascular está asociada con la UCP3.
UCP 4 y 5
El sistema nervioso central es el principal lugar de expresión de las UCP 4 y 5, y cada UCP tiene una función distinta.
La UCP4 mantiene la homeostasis al potenciar la actividad del complejo II mitocondrial en células de neuroblastoma SH-SY5Y, mejorando la oxidación de ácidos grasos y la sensibilidad a la insulina, y disminuyendo el potencial de membrana mitocondrial en astrocitos, lo que favorece la supervivencia neuronal. La UCP4 se asocia con enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, el Parkinson, la esquizofrenia, la diabetes tipo 2 y la muerte neuronal inducida (Kumar, 2022). La UCP4 se localiza en regiones cerebrales como el hipocampo, la sustancia negra y el cuerpo estriado.
La UCP5 controla la homeostasis al aumentar la síntesis de ATP, la polarización mitocondrial y prevenir la apoptosis. Además, mantiene el potencial de la membrana mitocondrial y reduce el estrés oxidativo frente a la toxicidad del 1-metil-4-fenilpiridinio (MPP+) y la dopamina en células SH-SY5Y. La UCP5 se expresa en neuronas y astrocitos, y es similar a la BMCP1, una proteína transportadora mitocondrial cerebral. La UCP5 se asocia con el envejecimiento y las mismas enfermedades neurodegenerativas que la UCP4.
Estructura
Como se mencionó anteriormente, las funciones y la distribución de las cinco isoformas de UCP varían; algunas se encuentran en el mismo cromosoma en humanos, ratas y ratones. UCP1 se localiza en los cromosomas 4 , 19 y 8. UCP2 se encuentra en los cromosomas 11 , 1 y 7. Además, UCP2 comparte similitudes con UCP 1, 3, 4 y 5.
Enfermedades neurodegenerativas
A nivel mundial, los trastornos neurodegenerativos representan una grave amenaza para la salud pública. Junto con el estrés oxidativo, la neuroinflamación y un desequilibrio en la homeostasis energética, la disfunción mitocondrial es un factor clave. Uno de los eventos más primitivos y cruciales en la patogénesis del Alzheimer es el estrés oxidativo. Las especies reactivas de oxígeno y la óxido nítrico sintasa inducible se producen principalmente en las mitocondrias, lo que en la enfermedad de Alzheimer causa la generación de especies reactivas de oxígeno y, en última instancia, resulta en la muerte neuronal (Kumar 2022). Los factores de maduración glial que se encuentran en las células gliales están relacionados con la regulación negativa de las UCP 2 y 4. Se ha encontrado una proteína proinflamatoria conocida como factor de maduración glial cerca de las placas amiloides y los ovillos neurofibrilares en el Alzheimer. Está relacionada con la expresión de la óxido nítrico sintasa inducible y NF-kB.
En la enfermedad de Alzheimer, diversas regiones cerebrales presentan una expresión aumentada de GMF. Se ha demostrado que la neuroinflamación contribuye a las enfermedades neurodegenerativas, y se ha identificado a UCP2 como el principal regulador de la plasticidad M1 y M2 hacia el fenotipo protector en los trastornos cerebrales. El aumento en la producción de especies reactivas de oxígeno en UCP2 y UCP4 da lugar al desarrollo de la enfermedad de Alzheimer debido al incremento de la probabilidad de apoptosis.
La enfermedad de Parkinson afecta generalmente a adultos mayores de 60 años; sin embargo, las investigaciones indican que las lesiones cerebrales en personas de entre 18 y 30 años pueden causar esta afección. Más del 90 % de los casos de Parkinson son aislados, aunque menos del 10 % son genéticos. Los síntomas del Parkinson consisten en temblores, lentitud de movimientos, alteración del equilibrio y otros trastornos asociados. Este síntoma se produce debido a la pérdida de neuronas dopaminérgicas durante la eliminación de los neurotransmisores dopaminérgicos. Dado que la UCP4 es un regulador potencial de la homeostasis del calcio, el bloqueo de los canales de calcio que reducen el estrés oxidativo y detienen la muerte de las células neuronales impide la excreción de calcio en las mitocondrias. La fuga de protones y el consumo de oxígeno aumentan debido al incremento de la producción de UCP5, lo que resulta en una disminución del potencial mitocondrial y de la síntesis de ATP.
El envejecimiento, la hipoxia (daño cerebral) y la diabetes tipo 2 se correlacionan con UCP 2 y 4. El envejecimiento cerebral es un factor de riesgo para las enfermedades neurodegenerativas, y la sobreexpresión de UCP2 puede frenar el proceso de envejecimiento y detener la pérdida de neuronas. La hipoxia se produce cuando hay una disminución del oxígeno en los tejidos, lo que provoca deterioro cognitivo. Los niveles de UCP4 aumentan en respuesta a la exposición ambiental en humanos, protegiendo el cerebro del daño. La apoptosis contribuye a la isquemia cerebral y es necesaria para la homeostasis del calcio, la liberación de radicales libres, la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y el metabolismo energético. Si bien se están realizando más investigaciones, los estudios muestran que UCP1 y UCP2 están asociados con la diabetes tipo 2.
Véase también
Referencias
- 1 2 3 GRCh38: Versión 89 de Ensembl: ENSG00000102078 – Ensembl , mayo de 2017
- 1 2 3 GRCm38: Versión 89 de Ensembl: ENSMUSG00000031105 – Ensembl , mayo de 2017
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Lecturas adicionales
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Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que es de dominio público .
- Genes en el cromosoma X humano
- Familia de transportadores de solutos