Nuevas implicaciones de los transportadores concentrativos de nucleósidos asociadas a la biología tumoral

Abstract

Los transportadores concentrativos de nucleósidos (CNT) se han descrito como transportadores dependientes de sodio y de alta afinidad para los nucleósidos naturales. Su expresión se consideró inicialmente restringida a epitelios polarizados, aunque posteriormente se demostró que era mucho más amplia. Además, su expresión está altamente regulada y parece estar fuertemente condicionada por el estado de diferenciación celular, como se demostró con la disminución de la expresión de las proteínas rCNT1 y rCNT2 en modelos de hepatocarcinogénesis inducido en rata. Además la expresión de estas proteínas parece verse disminuida en tumores humanos por lo que cabe hipotetizar que la disminuida o incluso negligible expresión de los genes hCNT podría estar alterando redes génicas y proteicas susceptibles de contribuir al cambio de fenotipo tumoral. Los CNTs eucariotas presentan, a diferencia de los CNTs procariotas, un amplio dominio N-terminal que podría ser el responsable de la incorporación de nuevas funciones celulares para estos transportadores. Por este motivo, estas proteínas no son consideradas solo transportadores, sino que se les atribuye la función de transceptores, proteínas que desarrollan funciones que van más allá del mero transporte. Respecto al estudio de hCNT2, se ha podido demostrar como los niveles de actividad y de expresión de la proteína se ven modulados por diferentes sustratos metabólicos así como por el cultivo de estas células bajo condiciones hipóxicas. Los niveles de lactato y ATP analizados en las líneas BCLC-3 y BCLC-5 mediante la restitución de hCNT2 en estas condiciones nos han permitido evidenciar un posible papel de esta proteína en contrarrestar el efecto Warburg y por lo tanto en potenciar un metabolismo más acoplado al sistema OXPHOS. Además el análisis por microarray de la restitución de la expresión de esta proteína en las células BCLC que la han perdido demostró un impacto metabólico sobre diferentes vías energéticas. Se ha hipotetizado que el dominio N-terminal de estos transportadores, adquirido evolutivamente, podría ser el responsable de estas nuevas funciones. El análisis del dominio N-terminal de hCNT1 sugeriría ser necesario para llevar a cabo sus funciones transceptoras aunque no puede descartarse la posibilidad de que se necesite la proteína completa para su correcta función o que el transportador necesite estar en forma de trímeros. Respecto a las funciones biológicas de la interacción de hCNT1 con las proteínas RACK1 y RNF41, se ha podido demostrar mediante co-inmunoprecipitación la interacción de ambas con el transportador. Además, en relación a los efectos de la interacción hCNT1-RACK1, se ha podido demostrar el efecto negativo sobre la migración cuando la expresión de hCNT1 se restituye en la línea celular NP9. Además, se ha demostrado una disminución en la activación de FAK en dichas condiciones, lo que sugiere una disminución en la activación de esta vía. Además, el experimento in vivo donde se silenció la expresión de mCNT1 en hígado demostró un aumento de genes relacionados con la reorganización del citoesqueleto, la polaridad ápico-basal así como genes implicados en la migración celular. Por lo tanto, la pérdida de expresión del transportador en un modelo no tumoral estaría contribuyendo a un fenotipo más migratorio. Respecto a la interacción hCNT1-RNF41 en cambio, los niveles de RNF41, ubiquitin ligasa, se encuentran modulando la expresión y actividad del transportador.

Human concentrative nucleoside transporters (hCNTs) are responsible for the translocation of nucleosides in an energy dependent manner. Recently, hCNT1 has been described as a protein transceptor. This means that can play a dual role as transporters but also as signal transducers. Transceptor functions might reside within the N-terminus domain of this protein, an evolutionary acquisition in eukaryotes shared by the three family members. Moreover, hCNT1 and hCNT2 expression is lost during oncogenesis. In the case of hCNT2, a two-hybrid assay using the N-terminus domain allowed the identification of two different energy metabolism proteins, aldolase B and GRP58, as partners of this transporter. hCNT2 function was restored in two different hepatocarcinoma cell lines using an adenovirus. The restoration of hCNT2 in tumor cell lines revealed a change in their metabolic profile that might indicate a decrease of the Warburg effect and in an increase in oxidative phosphorylation. Furthermore, the activity of hCNT2 is modulated by glycolytic substrates and by hypoxia. For hCNT1, we demonstrate the interaction between this transporter and two proteins, RACK1 and RNF41. These interactions alter several different signaling cascades that are important to many physiological functions of the cell, including cell migration.