Caracterización funcional de la proteína HERC1

Resumen

INTRODUCCIÓN. La familia HERC humana está formada por seis proteínas en cuyas secuencias se hallan invariablemente un dominio HECT (Homólogo al extremo C-terminal de E6AP) y uno o varios dominios RLD (Homólogos al regulador de la condensación cromosómica RCC1). La presencia del HECT sugiere que estas proteínas poseen actividad ubiquitina ligasa, mientras que la presencia de RLDs plantea la posibilidad de que posean además actividad intercambiadora de nucleótidos de guanina sobre GTPasas monoméricas. La proteína HERC1 es una proteína gigante (532 kDa) que ha sido implicada en el tráfico intracelular de membranas en virtud de su interacción con la cadena pesada de la clatrina (CHC) y con GTPasas de las familias ARF y Rab. OBJETIVOS. Con el fin de ampliar nuestros conocimientos acerca de la proteína HERC1 establecimos los siguientes objetivos: (1) identificación de moléculas que interaccionen con HERC1; (2) análisis de la localización subcelular de HERC1; (3) estudio de los efectos de la silenciación de HERC1 por RNAi; (4) análisis de formas truncadas y mutadas de HERC1. MÉTODOS. Para hallar móleculas capaces de unirse a HERC1 usamos técnicas tales como ensayos de doble híbrido en levadura, pull-downs, coinmunoprecipitaciones o ensayos de unión lípido-proteína. Las interacciones halladas fueron caracterizadas usando ensayos de ubiquitinación y de intercambio de nucleótidos, cromatografía de filtración en gel o medición de actividades enzimáticas. La distribución subcelular de HERC1 se estudió por microscopía confocal usando marcadores de varios compartimentos intracelulares. La silenciación de HERC1 se logró mediante transfección de un siRNA específico de ésta en células HeLa, en las que se estudió a continuación el funcionamiento de las vías de tráfico endocítico y secretor. Finalmente, el estudio de formas truncadas y mutadas de HERC1 se basó en el análisis microscópico de varias proteínas de fusión entre la proteína fluorescente verde (GFP) y las mencionadas formas de HERC1. RESULTADOS. La isoforma M2 del enzima glucolítico piruvato quinasa (M2PK) se identificó como una nueva proteína de unión a HERC1. No obstante, M2PK no es sustrato de ubiquitinación de HERC1, y ésta tampoco afecta la actividad enzimática ni la estructura cuaternaria de M2PK. También se demostró la presencia de la cadena ligera de la clatrina en un complejo citosólico en el que se hallan además HERC1, CHC y la chaperona Hsp70. HERC1 interacciona asimismo con la GTPasa ARF6, sobre la cual estimula la disociación de GDP. Dicha actividad se probó que depende de la unión a HERC1 de fosfatidilinositol-4,5-bisfosfato (PIP2). Éste no es el único fosfolípido capaz de unirse a HERC1, ya que también lo hacen otros fosfoinosítidos. En cuanto a su distribución subcelular, HERC1 se halla en vesículas asociadas al Golgi pero no en endosomas. HERC1 es además reclutada a protrusiones de membrana ricas en actina por activación de ARF6. En relación a la silenciación de HERC1 por RNAi, ésta no afecta el tráfico endocítico ni secretor. Por último, ciertas formas delecionadas o mutadas de HERC1 forman agregados intracelulares ricos en ubiquitina, mientras que otras provocan cambios en el citoesqueleto de actina o inhiben la endocitosis del factor de crecimiento epidérmico (EGF). CONCLUSIONES. M2PK, CLC, ARF6 y varios fosfolípidos, tales como PIP2, han sido identificados como nuevas moléculas capaces de interactuar con HERC1. Esta proteína se halla asociada al aparato de Golgi y se transloca a protrusiones de actina. HERC1 no es, sin embargo, esencial para el adecuado funcionamiento de las vías celulares de endocitosis y secreción proteica, aunque la sobreexpresión de ciertos dominios de HERC1 causa alteraciones en el citoesqueleto de actina y la endocitosis de EGF.