Comunicación celular
Líneas de Investigación
El cáncer es la principal causa de morbilidad y mortalidad en los seres humanos. La investigación en este laboratorio se centra en obtener una visión a tres preguntas importantes: Primero, usando como modelo una proteína asociada a la membrana caveolina-1, ¿cómo algunas proteínas pueden cambiar la función supresora de tumores frm para promoverla metástasis de una manera dependiente del contexto celular?. Segundo, ¿Cómo se inician los programas de muerte celular después de la autofagia y cómo pueden llevar a necrosis regulado? y tercero, ¿Cómo la interacción del patógeno Helicobacter pylori con células gástricas e intestinales humanas afecta a la señalización celular y la viabilidad?.
Trabajo relacionado con caveolina-1. El cáncer es la principal causa de morbilidad y mortalidad en los seres humanos. Los resultados de la literatura han implicado a la proteína caveolina-1 (CAV1) como una proteína supresora de tumores en una variedad de entornos celulares (Quest et al., 2004).
Los datos de este laboratorio han demostraron que la expresión CAV1 es regulado en el cáncer de colon humano y la re-expresión de la proteína en el colon humano en líneas celulares de adeonocarcinoma es suficiente para reducir la formación de tumores en ratones nude (Bender et al, 2000; Bender et al., 2002). Por lo tanto, CAV1 funciona como un supresor tumoral en este contexto celular particular y esfuerzos en el laboratorio se han centrado en la identificación de los mecanismos que explican esta habilidad.
Específicamente, hemos identificado la isoforma inducible de la óxido nítrico sintasa (iNOS), implicado como un factor epigenético vinculada a la progresión del cáncer, como un objetivo corriente abajo. CAV1 ha demostrado reducir los niveles de iNOS a través de un mecanismo no anticipado, post-transcripcional que implica el reclutamiento de la proteína al detergente microdominios de membrana insolubles a través de un dominio WW-putativo y la degradación mediada por proteasoma posterior de la proteína (Felley-Bosco et al., 2000; 2002).
En la búsqueda de diferencias entre las células cancerosas que expresan o no caveolina-1, el inhibidor de proteína de apoptosis (IAP) survivina fue identificado como un objetivo transcripcional corriente abajo cuya expresión está controlada a través de la β-catenina / Tcf-Lef. Esta proteína es de particular interés en la biología del cáncer dado que su expresión está aumentada en esencialmente todos los tumores humanos y se asocia con una mejora de la viabilidad y la malignidad de las células tumorales.
Consistente con esta noción, el trabajo de este laboratorio ha mostrado que los inhibidores de la quinasa CK2 promover la muerte de células tumorales y hacen al impedir la capacidad de esta quinasa para promover la β-catenina / Tcf-Lef transcripción dependiente de survivina (Tapia et al., 2006). Asimismo, CAV1 recluta β-catenina a la membrana plasmática, reduciendo así la disponibilidad citosólica para la transcripción de survivina y, al hacerlo, reduce la viabilidad celular (Torres et al., 2006). De una manera similar, CAV1 también suprime la expresión de la ciclooxigenasa 2 (COX2) y la producción de la prostaglandina citoquina pro-inflamatoria E2 (Rodríguez et al., 2009).
La evidencia disponible en la literatura indica que la función es CAV1 contexto celular dependiente y que puede actuar tanto como un supresor tumoral o, por el contrario, promover, por ejemplo, la metástasis (que se examinan en Quest et al, 2008;. 2013;. Núñez et al, 2014). Mecánicamente hablando, este dramático cambio en la función sigue siendo un enigma hasta que los estudios de este laboratorio mostraron que CAV1 sólo es capaz de suprimir la survivina y la expresión de COX2 en la forma mencionada en las células cancerosas cuando E-cadherina está presente (Torres et al, 2007;. Rodríguez et al., 2009). Por lo tanto, la caveolina-1 es una proteína supresora de tumores condicional cuya función, en parte, depende de la presencia de E-cadherina.
Para validar estas observaciones en vivo, se emplearon melanomas B16F10 que carecen tanto de CAV1 y E-cadherina. Cuando se inyectaba subcutáneamente estas células forman tumores sólidos en inmunocompetentes, ratones isogénico C57BL6. Alternativamente, la inyección en el torrente sanguíneo conduce a la metástasis de pulmón. Este modelo proporciona un sistema único para evaluar la función CAV1 in vivo. Nuestros experimentos revelaron que la expresión CAV1 en las células B16F10 reduce el crecimiento del tumor subcutáneo incluso en ausencia de E-cadherina, pero esa supresión tumoral es mucho mayor cuando ambas proteínas se expresan juntas, presumiblemente debido a la pérdida de survivina y el aumento de la muerte celular (Lobos et al ., 2013).
Experimentos previos del laboratorio vinculados CAV1- mejorada a la migración de las células metastásicas para la fosforilación en tirosina-14 y la activación de Rac-1 (Urra et al., 2012). De hecho, hasta cierto punto sorprendente, células B16F10 inyectadas por vía intravenosa, la expresión de CAV1 mejora sustancialmente la metástasis pulmonar. Co-expresión de E-cadherina completamente bloquea la capacidad de CAV1 para promover la migración, metástasis y activación de la pequeña proteína G Rac-1 (Lobos et al., 2013). Posteriormente, CAV1 fue identificado como un factor de riesgo para la post-cirugía de metástasis de los melanomas (Lobos et al., 2014).
Los estudios actuales y futuros tratan de lograr los siguientes objetivos: 1- para entender cómo mecánicamente E-cadherina modula la función CAV1 de manera dramática, 2- para identificar rasgos moleculares en CAV1 asociados con su función, ya sea como un supresor de tumor o promotor de la metástasis, 3- para entender cómo CAV1 funciona como un supresor de tumores en ausencia de E-cadherina y 4) para entender cómo CAV1 conecta a Rac1 y promueve la metástasis.
Investigaciones recientes en esta última área ha llevado a la identificación de un nuevo CAV1-Rab5-Rac1 eje de señalización (Díaz et al., 2014).
Trabajo relacionado con la muerte celular. El interés general de este laboratorio en lípidos y segundos mensajeros lipídicos ha dado lugar a un retraso en los estudios que relacionaban la elevación de la ceramida aguas abajo del receptor Fas a la muerte celular necrótica dependiente caspasa de los linfocitos (Hetz et al, 2002;. Hetz et al,. 2005). Este modo de muerte celular no convencional se basa en la producción de especies reactivas de oxígeno después del daño inducido por ceramida a la mitocondria y posterior GSH y el agotamiento de ATP (Villena et al., 2008).
Más recientemente, hemos demostrado que linfocitos liberan ATP sobre la ligadura del receptor Fas no sólo para atraer macrófagos como se había informado, pero también para acelerar la ejecución del programa de muerte celular mediante la activación de los receptores P2X7 (Aguirre et al., 2013). Por último, se está evaluando si y cómo CAV1 podrían modular la autofagia para promover la muerte celular como mecanismo que podría explicar la supresión tumoral mediada por CAV1 en ausencia de E-cadherina. Nuestro interés en la obtención de una mejor comprensión de los mecanismos de muerte celular reside en su potencial para facilitar el desarrollo de fármacos que se pueden emplear para inducir muerte celular selectiva en las células tumorales (analizado en Díaz et al, 2005;. Henriquez et al, 2008.).
Trabajo relacionado con Helicobacter pylori. El desarrollo del cáncer gástrico asociado con la infección por Helicobacter pylori (H. pylori) se ha relacionado con el estrés oxidativo generado en parte debido a una respuesta inmune contra los factores de virulencia bacteriana. H. pylori gamma glutamil transpeptidasa (GGT) es una enzima secretada que contribuye a la producción de ROS y se asocia con el desarrollo de úlcera péptica. Alternativamente, aunque la expresión de la survivina proteína inhibidora de la apoptosis en los adultos es a menudo relacionado con el desarrollo del cáncer, la evidencia que indica que la proteína está presente en la mucosa gástrica normal también está disponible.
Nuestros resultados confirmaron la presencia de la survivina en la mucosa humana normal mediante análisis inmunohistoquímico utilizando microarreglos de tejidos y, además, revelaron que la infección con H. pylori disminuyó los niveles de proteína survivina en la mucosa de pacientes con gastritis. Además, survivin baja regulación correlaciona con la apoptosis y pérdida de la viabilidad celular en las células gastrointestinales co-cultivadas con diferentes cepas de H. pylori, incluyendo la cepa completamente secuenciado H. pylori 26695. Por otra parte, la sobreexpresión de survivina fue suficiente para reducir la muerte de células gástricas después de la infección con H. pylori 26695. (Valenzuela et al., 2010). Curiosamente, la infección con diferentes cepas de H. pylori mutante, que carecen de algunos de los factores de virulencia más comunes (CagA, VacA, LPS), no afectó a su capacidad para regular la baja de la survivina, Teniendo en cuenta estas observaciones, a continuación, evaluamos si la actividad de GGT puede ser responsable de la pérdida de survivina. Para ello, las células gástricas AGS MKN45 y fueron expuestos a cualquier tipo salvaje o mutante DGGT isogénica H. pylori 26695 o a sus respectivos sobrenadantes de cultivo filtrado. H. pylori bacteria de tipo salvaje o se encontraron sus sobrenadantes de cultivo para reducir la expresión de survivina y la viabilidad celular.
En contraste, las bacterias mutantes DGGT o los sobrenadantes de cultivo respectivos fueron incapaces de inducir efectos similares. Curiosamente, los quelantes de hierro Tiron o deferroxamina, pero no el antioxidante Trolox, impidieron la baja regulación de survivin. Estos resultados indican que la pérdida inducida por H. pylori de la survivina y la viabilidad celular gástrica depende de Fe+ 2 disponibilidad en las células (Valenzuela et al., 2013). Estos hallazgos son importantes por al menos dos razones: En primer lugar, proporcionan una visión mecanicista de cómo la presencia de H. Pylori en la mucosa gástrica humana puede conducir a un daño de la capa epitelial. En segundo lugar, abren la posibilidad de desarrollar herramientas no invasivas eficaces para el diagnóstico y tratamiento temprano utilizando la nanotecnología.
