El heterocomplejo hsp90-inmunofilina de alto peso molecular como maquinaria molecular de transporte de proteínas solubles

Abstract

Es sabido que el movimiento de proteínas englobadas en vesículas utiliza al citoesqueleto como vías de transporte. Sin embargo, nada se sabe acerca del mecanismo de transporte de proteínas solubles no asociadas a vesículas. Factores relacionados a cascadas de señales como MAPKs, STATs, p53, <span style="mso-no-proof: yes">NF<i style="mso-bidi-font-style: normal">κ</i>B, receptores de esteroides, ciclinas, etc., no están confinados de manera estática a un compartimiento celular dado como el citoplasma o el núcleo, sino que se encuentran en equilibrio dinámico entre dichos compartimientos, aún cuando el factor en cuestión se encuentre mayoritariamente concentrado en uno de ellos. Siempre se ha asumido que la fuerza que genera el movimiento de proteínas solubles es la difusión simple. La deslocalización de proteínas produce grandes trastornos en la célula y es responsable de por menos doscientas patologías bien caracterizadas, entre ellas varios tipos de cáncer. En consecuencia, responder a cómo las proteínas solubles se mueven es aún una asignatura pendiente muy importante para la Biología Celular, en particular cuando se trata de factores relacionados con las cascadas de señales. Los receptores de hormonas corticosteroides constituyen un excelente modelo experimental para el estudio del tránsito de proteínas solubles ya que la localización subcelular de los mismos puede ser manipulada por agregado o no de la hormona. Es así que estos receptores se localizarán mayoritariamente en el citoplama en ausencia de ligando y serán nucleares en su prensencia. El modelo clásico de activación de receptores esteroidales sostiene que, al unirse la hormona, el complejo formado por la chaperona hsp90 y las inmunofilinas de alto peso molecular (IMMs) debe disociarse del receptor (un paso conocido como “transformación”). Este modelo ha sido aceptado heurísticamente durante más de una década, aunque carece de sustento experiemental. Nosotros proponemos un modelo para el mecanismo de acción de receptores esteroidales (el que también podría ser válido para otras proteínas solubles) en el cual el complejo hsp90•IMM asociado al receptor es requerido para el transporte retrógrado de éste sobre los filamentos del citoesqueleto, siendo la proteína motora dineína la que provee la fuerza motora para este movimiento. Como corolario, se debe inferir que la transformación debería ocurrir cuando el heterocomplejo receptor•hsp90•IMM es transferido a la maquinaria que lo translocará a través del poro nuclear o una vez que se encuentre en el nucleoplasma.

Although movement of proteins comprised in vesicles is known to occur on cytoskeletal tracts, the movement of non-vesicle associated proteins is unknown. Soluble proteins such as MAPKs, STATs, p53, NFkB, steroid receptors, cyclins, etc. are not confined to the cytoplasm or the nucleus in a static manner, but are capable of shuttling dynamically through the nuclear pore even when the number of molecules in a given compartment is overwhelmingly larger than the small number located in the other compartment. Moreover, it has always been posited that soluble proteins move by diffusion. Protein mistargeting has dire cellular consequences and leads to a large variety of pathologies, including cancer. In this regard, more than 200 diseases have been related with failures in the transport or mislocalization of proteins. Therefore, a major unsolved problem that pertains to all signaling pathways relates to how proteins move to their sites of action. Corticosteroid receptors constitute an excellent system for studying protein movement. They are primarily located in the cytoplasm in the absence of ligand and rapidly move towards the nucleus with ligand. A classical model proposed more than a decade ago posited the notion that, upon steroid binding, the hsp90•immunophilin (IMM)-heterocomplex must dissociate from the receptor (a process normally referred to as “transformation”), which in turn, permits its nuclear translocation. Although heuristic, the model has no substantial experimental support. Our experimental evidence shows that the hsp90•IMM complex is required for the retrograde movement of corticosteroid receptors (and perhaps, for others soluble factors), the motor protein dyenin being the responsible for powering this movement along cytoskeletal tracts. As a consequence, it may be inferred that transformation of the receptor•hsp90•IMM should take place when the heterocomplex is transferred to the translocation machinery responsible for its passage through the nuclear pore or when the receptor is nucleoplasmic.