Caracterización de la MAP kinasa ERK5 en células neuronales: papel en la isquemia cerebral e identificación de proteínas asociadas mediante tandem affinity purification

Abstract

La vía de señalización celular MEK5-ERK5 juega un papel importante en sistema nervioso, dado que se activa frente a neurotrofinas, frente al estrés oxidativo producido por reactive oxygen species (ROS), tras la isquemia cerebral y tiene un papel en la especificación de fenotipo neuronal. Sin embargo, poco se conoce sobre los sustratos y proteínas que interaccionan con ERK5. En este trabajo se han identificado proteínas que interaccionan con ERK5 en células de neuroblastoma SH-SY5Y mediante el método TAP (Tandem-Affinity Purification). Se han obtenido diversas proteínas que incluyen proteínas de citoesqueleto, chaperonas y proteínas de metabolismo celular. Entre las proteínas identificadas destacan la proteína chaperona Hsp90&#946; y la piruvato kinasa PKM2. <br/>Por otro lado, se ha determinado el papel que juega ERK5 en la isquemia cerebral, utilizando el modelo de privación de oxígeno y glucosa (OGD) en cultivos mixtos de neuronas corticales. ERK5 se degrada rápidamente en respuesta a la OGD en cultivos mixtos de neuronas corticales. Esta degradación es mediada por calpaína. ERK5 también se degrada rápidamente in vivo (4 horas) en córtex de cerebros de ratas Sprague-Dawley sometidas a isquemia por oclusión de la arteria cerebral media. En este trabajo se establece que tras la isquemia, la entrada masiva de calcio a través de los receptores de NMDA y la consiguiente activación de calpaína conlleva la degradación de ERK5, produciéndose así una disminución de los niveles totales de esta kinasa.

MEK5-ERK5 pathway plays an important role in nervous system. This pathway is activated in response to neutrophins, oxidative stress induced by reactive oxygen species (ROS), after cerebral ischemia and plays an important role in neuronal fate determination. However, little is known about substrates and proteins that interact with ERK5. This work describes the search for proteins which interact with ERK5 in the cell line SH-SY5Y using Tandem-Affinity Purification (TAP). Using this technique, we obtained different proteins that include citosqueleton components, chaperons and cell metabolism proteins, among which it is worth highlighting Hsp90&#946; and piruvate kinase PKM2.<br/>On the other hand, we have established the role of ERK5 in cerebral ischemia, using oxygen and glucose deprivation model (OGD) in rat mixed neuronal cortical cultures. Using this model we observed that ERK5 is quickly degraded in response to OGD, and that calpain is responsible for ERK5 degradation. ERK5 is also quickly (4 hours) degraded in vivo in cerebral cortex from Sprague-Dawley rats subjected to middle cerebral artery occlusion. On this work we establish that after cerebral ischemia, massive income of calcium mediated by NMDA receptors and resulting activation of calpain entails ERK5 degradation, producing a decrease in total levels of this kinase.