Proteína de unión al elemento regulador de esteroles

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Las proteínas de unión al elemento regulador de esteroles (SREBPs) son factores de transcripción que se unen a la secuencia de ADN del elemento regulador de esteroles TCACNCCAC. Las SREBP de mamíferos están codificadas por los genes SREBF1 y SREBF2. Las SREBP pertenecen a la clase de factores de transcripción de cremallera de leucina de hélice básica-bucle-hélice. Las SREBP no activadas se unen a la envoltura nuclear y a las membranas del retículo endoplasmático. En células con niveles bajos de esteroles, las SREBP se escinden en un dominio N-terminal soluble en agua que se transloca al núcleo. Estas SREBP activadas luego se unen a secuencias de ADN específicas del elemento regulador de esteroles, regulando así positivamente la síntesis de enzimas involucradas en la biosíntesis de esteroles. Los esteroles, a su vez, inhiben la escisión de las SREBP y, por lo tanto, la síntesis de esteroles adicionales se reduce a través de un ciclo de retroalimentación negativa.

Isoforms

Los genomas de los mamíferos tienen dos genes SREBP separados (SREBF1 y SREBF2):

  • La expresión SREBP-1 produce dos isoformas diferentes, SREBP-1a y -1c. Estos isoformas difieren en sus primeros exones debido al uso de diferentes sitios de inicio transcripcionales para el gen SREBP-1. SREBP-1c también fue identificado en ratas como ADD-1. SREBP-1c es responsable de regular los genes requeridos para de novo lipogénesis.
  • SREBP-2 regula los genes del metabolismo del colesterol.

Función

Las proteínas SREB son indirectamente necesarias para la biosíntesis del colesterol y para la captación y biosíntesis de ácidos grasos. Estas proteínas trabajan con el elemento regulador asimétrico de esteroles (StRE). Las SREBP tienen una estructura similar a las proteínas de hélice-bucle-hélice (HLH) que se unen a la caja E. Sin embargo, a diferencia de las proteínas HLH que se unen a la caja E, un residuo de arginina se reemplaza por tirosina, lo que las hace capaces de reconocer los StRE y, por lo tanto, regular la biosíntesis de la membrana.

Mecanismo de acción

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SREBP activación por el clavage proteolítico. Los precursores del SREBP se conservan en el ERReticulum endoplasmático membranas a través de una estrecha asociación con SCAPProteína de activación del escote SREBP y una proteína del INSIGProteína genética inducida por la insulina familia. En las condiciones adecuadas, el SCAP se disocia del INSIG y escolta a los precursores del SREBP desde el ER hasta el aparato Golgi. Una vez allí, dos proteases, S1PHerramienta sitio-1 proteasa S2PHerramienta sitio-2 proteasa, secuestrar secuencialmente la proteína precursora, liberando la forma madura de los SREBPs en el citoplasma. La forma madura entonces migra al núcleo, donde activa el promotor de genes involucrados en la absorción de colesterol o en la síntesis de colesterol. El procesamiento SREBP puede ser controlado por el contenido de esterol celular.

Las células animales mantienen niveles adecuados de lípidos intracelulares (grasas y aceites) en circunstancias muy variables (homeostasis lipídica). Por ejemplo, cuando los niveles de colesterol celular caen por debajo del nivel necesario, la célula produce más enzimas necesarias para producir colesterol. Un paso principal en esta respuesta es producir más transcripciones de ARNm que dirigen la síntesis de estas enzimas. Por el contrario, cuando hay suficiente colesterol, la célula deja de producir esos ARNm y el nivel de enzimas disminuye. Como resultado, la célula deja de producir colesterol una vez que tiene suficiente.

Una característica notable de esta maquinaria de retroalimentación reguladora se observó por primera vez en la vía SREBP: la proteólisis intramembrana regulada (RIP). Posteriormente, se descubrió que la RIP se utiliza en casi todos los organismos, desde las bacterias hasta los seres humanos, y regula una amplia gama de procesos que van desde el desarrollo hasta la neurodegeneración.

Una característica de la vía SREBP es la liberación proteolítica de un factor de transcripción unido a la membrana, SREBP. La escisión proteolítica lo libera para que se desplace a través del citoplasma hasta el núcleo. Una vez en el núcleo, SREBP puede unirse a secuencias de ADN específicas (los elementos reguladores de esteroles o SRE) que se encuentran en las regiones de control de los genes que codifican las enzimas necesarias para producir lípidos. Esta unión al ADN conduce al aumento de la transcripción de los genes objetivo.

La proteína precursora SREBP de ~120 kDa está anclada en las membranas del retículo endoplasmático (RE) y la envoltura nuclear en virtud de dos hélices que atraviesan la membrana en el medio de la proteína. El precursor tiene una orientación de horquilla en la membrana, de modo que tanto el dominio del factor de transcripción amino-terminal como el dominio regulador COOH-terminal están orientados hacia el citoplasma. Las dos hélices que atraviesan la membrana están separadas por un bucle de unos 30 aminoácidos que se encuentra en el lumen del RE. Se necesitan dos escisiones proteolíticas específicas del sitio separadas para la liberación del dominio amino-terminal transcripcionalmente activo. Estas escisiones las llevan a cabo dos proteasas distintas, llamadas proteasa del sitio 1 (S1P) y proteasa del sitio 2 (S2P).

Además de S1P y S2P, la liberación regulada de SREBP transcripcionalmente activa requiere la proteína activadora de escisión de SREBP (SCAP), que detecta el colesterol y forma un complejo con SREBP debido a la interacción entre sus respectivos dominios carboxilo-terminales. SCAP, a su vez, puede unirse de manera reversible con otra proteína de membrana residente en el RE, INSIG. En presencia de esteroles, que se unen a INSIG y SCAP, INSIG y SCAP también se unen entre sí. INSIG siempre permanece en la membrana del RE y, por lo tanto, el complejo SREBP-SCAP permanece en el RE cuando SCAP está unido a INSIG. Cuando los niveles de esteroles son bajos, INSIG y SCAP ya no se unen. Luego, SCAP sufre un cambio conformacional que expone una porción de la proteína ('MELADL') que le indica que se incluya como carga en las vesículas COPII que se mueven desde el RE hasta el aparato de Golgi. En estas vesículas, la SCAP, que arrastra consigo a la SREBP, se transporta al Golgi. La regulación de la escisión de la SREBP emplea una característica notable de las células eucariotas, la compartimentación subcelular definida por las membranas intracelulares, para garantizar que la escisión se produzca solo cuando sea necesaria.

Una vez en el aparato de Golgi, el complejo SREBP-SCAP encuentra S1P activa. S1P escinde SREBP en el sitio 1, cortándolo en dos mitades. Como cada mitad todavía tiene una hélice que abarca la membrana, cada una permanece unida a la membrana. La mitad amino-terminal recién generada de SREBP (que es el "extremo funcional" de la molécula) luego se escinde en el sitio 2 que se encuentra dentro de su hélice que abarca la membrana. Esto es el trabajo de S2P, una metaloproteasa inusual. Esto libera la porción citoplasmática de SREBP, que luego viaja al núcleo donde activa la transcripción de genes objetivo (por ejemplo, el gen del receptor LDL).

Reglamento

La ausencia de esteroles activa la SREBP, aumentando así la síntesis de colesterol.

Se ha demostrado que la insulina, los derivados del colesterol, la T3 y otras moléculas endógenas regulan la expresión de SREBP1c, en particular en roedores. Los ensayos de mutación y deleción seriada revelan que tanto los elementos de respuesta SREBP (SRE) como LXR (LXRE) están involucrados en la regulación de la transcripción de SREBP-1c mediada por la insulina y los derivados del colesterol. Los agonistas del receptor alfa activado por la proliferación de peroxisomas (PPARα) mejoran la actividad del promotor SREBP-1c a través de un elemento DR1 en -453 en el promotor humano. Los agonistas de PPARα actúan en cooperación con LXR o insulina para inducir la lipogénesis.

Un medio rico en aminoácidos de cadena ramificada estimula la expresión del gen SREBP-1c a través de la vía mTORC1/S6K1. La fosforilación de S6K1 aumentó en el hígado de ratones db/db obesos. Además, la depleción de S6K1 hepática en ratones db/db con el uso de un vector de adenovirus que codifica el ARNhc de S6K1 resultó en una regulación negativa de la expresión del gen SREBP-1c en el hígado, así como en una reducción del contenido de triglicéridos hepáticos y de la concentración de triglicéridos séricos.

La activación de mTORC1 no es suficiente para estimular la SREBP-1c hepática en ausencia de señalización Akt, lo que revela la existencia de una vía descendente adicional también necesaria para esta inducción que se propone que implica la supresión mediada por Akt independiente de mTORC1 de INSIG-2a, una transcripción específica del hígado que codifica el inhibidor de SREBP-1c INSIG2.

Se ha demostrado que el FGF21 reprime la transcripción de la proteína de unión al elemento regulador de esteroles 1c (SREBP-1c). La sobreexpresión de FGF21 mejoró la regulación positiva de SREBP-1c y la sintetasa de ácidos grasos (FAS) en células HepG2 provocada por el tratamiento con FFA. Además, el FGF21 podría inhibir los niveles de transcripción de los genes clave involucrados en el procesamiento y la translocación nuclear de SREBP-1c, y disminuir la cantidad de proteína de SREBP-1c madura. Inesperadamente, la sobreexpresión de SREBP-1c en células HepG2 también podría inhibir la transcripción endógena de FGF21 al reducir la actividad del promotor de FGF21.

También se ha demostrado que SREBP-1c regula positivamente de manera específica del tejido la expresión de PGC1alpha en el tejido adiposo marrón.

Se ha sugerido que Nur77 inhibe la expresión de LXR y SREBP-1c, modulando el metabolismo lipídico hepático.

Historia

Los SREBP fueron dilucidados en el laboratorio de los premios Nobel Michael Brown y Joseph Goldstein en el Centro Médico de la Universidad de Texas Southwestern en Dallas. Su primera publicación sobre este tema apareció en octubre de 1993.

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