Envejecimiento acelerado y supresion tumoralconexiones moleculares y oportunidades terapeuticas derivadas del estudio de ratones deficientes en la metaloproteasa face1/zmpste24

Zusammenfassung

La lamina A es un componente esencial de la envuelta nuclear que se sintetiza como un precursor denominado prelamina A. Este precursor sufre un procesamiento post-traduccional consistente en la prenilación del residuo de cisteína presente en el motivo carboxilo terminal CaaX, un corte proteolítico que libera el tripéptido terminal aaX y la metilación del grupo carboxilo de la cisteína prenilada. Finalmente un segundo procesamiento proteolítico, llevado a cabo por la proteasa FACE-1, libera un péptido de 15 aminoácidos que contiene la cisteína farnesilada y metilada. El procesamiento correcto de la lamina A es esencial para mantener la integridad de la envuelta nuclear y mutaciones en el gen que codifica la lamina A, LMNA, o en el gen que codifica la proteasa FACE-1 se asocian con múltiples síndromes humanos que reciben el nombre de laminopatías. Entre estas enfermedades cabe destacar el Síndrome de Hutchinson-Gilford, cuyos pacientes experimentan un proceso de envejecimiento acelerado que ocasiona su muerte prematura a una edad media de 13 años. Los pacientes de este raro síndrome presentan una mutación puntual en el gen LMNA que provoca la síntesis de una lamina A truncada que carece del sitio de reconocimiento de FACE-1 y que, por lo tanto, permanece prenilada. De manera análoga, los ratones deficientes en la proteasa FACE-1 presentan síntomas semejantes a los sufridos por los pacientes de esta progeria, incluyendo muerte prematura. Por lo tanto, estos ratones constituyen un modelo animal muy útil para el estudio molecular de las progerias humanas así como para la búsqueda de terapias frenta a estas enfermedades, para las cuales actualmente no existe tratamiento. En la presente Tesis Doctoral se ha realizado un análisis transcripcional de tejidos procedentes de ratones deficientes en FACE-1 que muestra una sobreexpresión de la ruta de supresión tumoral de p53. Esto provoca la aparición de un fenotipo de senescencia celular que conlleva en última instancia el envejecimiento del organismo. Consecuentemente, la eliminación de la producción de p53, mediante la deleción de ambos alelos del gen, conduce a una mejoría significativa de los síntomas desarrollados por los ratones deficientes en FACE-1, lo que demuestra la relevancia de esta ruta molecular en el desarrollo del fenotipo. Por último, hemos demostrado el papel causal de la acumulación de formas preniladas de la lamina A en el desarrollo del fenotipo progeroide, ya que la reducción en la producción de lamina A mediante la deleción de un alelo del gen Lmna, revierte totalmente el fenotipo en estos ratones. La acumulación de prelamina A en ausencia de FACE-1 produce a su vez anormalidades en la envuelta nuclear que afecta a la cromatina asociada a ésta. Las células procedentes de estos ratones muestran alteraciones en su patrón epigenético como la hipermetilación del DNA ribosómico o la pérdida de acetilación de histonas. Estas anormalidades están presentes también durante el envejecimiento normal lo que sugiere que podrían afectar a la regulación de genes implicados en el desarrollo de los síntomas comunes a ambos tipos de envejecimiento. Posteriormente, y teniendo en cuenta la relación existente entre las células madre y el envejecimiento, analizamos si esta activación de la ruta de p53 podría tener un efecto significativo sobre las células madre. Los análisis bioquímicos llevados a cabo en el folículo piloso, lugar donde se encuentran las células madre epidérmicas, nos permitieron observar que éstas presentaban un defecto de proliferación y eran incapaces de abandonar el nicho para contribuir al recambio del tejido. Asimismo, las células que componían el nicho presentaban alteraciones en la ruta de señalización esenciales para mantener la función normal de las células madre. Esta disfunción es dependiente de la acumulación de prelamina A, ya que los ratones deficientes en FACE-1 y con un solo alelo funcional del gen Lmna no muestran estas disfunciones. Finalmente, el descubrimiento de la relación causal entre la acumulación de formas preniladas de la prelamina A y el desarrollo de los síntomas de envejecimiento acelerado nos condujo a plantear la hipótesis de que la inhibición de la prenilación de las formas anómalas de lamina A reduciría su incorporación a la envuelta nuclear y podría ser beneficiosa para el tratamiento de estas enfermedades. En consonancia con esta hipótesis, el tratamiento combinado con estatinas y aminobisfosfonatos inhibe la prenilación de la prelamina A y provoca una reducción muy significativa de los síntomas desarrollados por los ratones deficientes en FACE-1 así como un aumento muy notable de su esperanza de vida. Estos resultados han apoyado el inicio de un ensayo clínico basado en la administración combinada de estatinas y bisfosfonatos para el tratamiento de estas trágicas enfermedades.