María Paz Marzolo

Líneas de Investigación:

• 1. Tráfico de receptores, LRP1, Megalina y ApoER2 en células con fenotipo polarizado.

  Nuestro laboratorio está interesado en conocer y entender los aspectos celulares y moleculares del tráfico intracelular de proteínas, especialmente en células con fenotipo polarizado, neuronas y células epiteliales. Para este fin, hemos estudiado el tráfico de los receptores miembros de la familia del LDL-R,  LRP1 (el receptor relacionado con el LDL-R), megalina/LRP2 y el ApoER2 (receptor 2 de apoE). Estas proteínas de transmembrana, son receptores de superficie celular altamente endocíticos, que internalizan una gran variedad de ligandos y además pueden, depediendo del ligando, activar respuestas de transducción de señales. La proteína de 39 kDa RAP (receptor-associated protein), puede inhibir la unión y degradación de los ligandos a estos receptores. Una forma de RAP recombinante ha sido ampliamente utilizada en el estudio de la interacciones ligando-receptor. Sin embargo, en condiciones fisiológicas, RAP es una chaperona intracelular que se localiza entre retículo endoplásmico y cis-Golgi cuya función es la de facilitar el plegamiento y el tráfico de estos receptores en la ruta secretoria. LRP1 se localiza en el polo basolateral de células epiteliales (sinudoidal en los hepatocitos) y somatodendritico (en neuronas); Megalina es apical y ApoER2, presenta varias isoformas derivadas de “splicing alternativo” cuya localización polarizada no ha sido aun claramente establecida.

  Nuestra línea de investigación se centra en la identificación de los elementos moleculares, dentro de los dominios citosólicos de los receptores, y los componentes celulares que determinan las características del tráfico intracelular y señalización, en células con fenotipo polarizado. Hemos descrito que LRP1 se localiza basolateralmente en células epiteliales y la información para esta localización polarizada se encuentra en el dominio citoplasmástico del receptor, identificando que un residuo de tirosina, perteneciente al primer motivo NPXY tiene un papel relevante en la distribución basolateral del receptor y que en la etapa reciclaje del receptor desde el endosoma temprano, que se asocia a la proteína citosólica sorting nexin 17 (SNX17). En neuronas el tráfico de LRP1 se ha asociado a SNX17 y a la proteína kinasa D.

  Hemos mostrado que megalina, que se localiza apicalmente, se asocia a balsas de colesterol/glicoesfingolípidos a través de su dominio de transmembrana y que la información de destinación apical se encuentra en el dominio citosólico del receptor, siendo la primera proteína tipo I, descrita con información apical en su dominio citoplasmático. Megalina además se fosforila por GSK3 en su dominio citoplasmático y esta fosforilación regula negativamente su reciclaje hacia la superficie celular

  En relación con ApoER2, estamos interesados en su tráfico endocítico, localización polarizada de sus distintas isoformas. Junto con la determinación de los residuos del dominio citoplásmico que contribuyen a estos eventos de tráfico del receptor, nos interesa determinar el papel de componentes celulares como balsas lipídicas, citoesqueleto de actina y proteínas asociadas, en el tráfico y función de este receptor, tanto en neuronas como en células epiteliales.

  2. Función de receptores de la familia de LDLR y su asociación con patología.

  Los receptores de esta familia unen e internalizan una gran variedad de ligandos, de función y estructura muy variadas, tales como lipoproteínas con apoE y apoB, complejos de proteasas con sus inhibidores, complejos de vitaminas A, B12 y D con sus proteínas transportadoras, proteínas de matriz extracelular y otras proteínas como la proteína precursora del beta-amiloide (APP), la proteína prión, el NMDAR y algunos transportadores de membrana, como el NHE3.

  LRP1 es un receptor endocítico de 600 kDa que se expresa ampliamente y en forma importante en el cerebro (neuronas, astrocitos activados y microglía), hígado y pulmón. El LRP1 ha sido involucrado en varias funciones fisiológicas importantes, muchas de las cuales pueden relacionarse directamente a la función de sus ligandos. La relevancia de función de esta proteína durante el desarrollo queda de manifiesto en el animal deficiente de LRP1, el cual muere durante en etapas tempranas del desarrollo embrionario.  Este receptor cumple muchas funciones relevantes a distintos niveles (función hepática, del sistema nervioso, sistema inmune innato, muscular etc). Por ejemplo, hemos descrito que este receptor une y degrada al proteoglicán decorina, y de esta forma además regula la señalización inducida por TGFbeta (en colaboración con el Dr. Enrique Brandan). Actualmente nos interesa evaluar como, el tráfico de este receptor, se asocia a disfunciones a nivel hepático.

  Megalina/LRP2, como el LRP1 es una proteína integral de membrana de gran tamaño (4660 aminoácidos) que contiene cuatro dominios de unión a ligando, consistentes en repeticiones ricas en cisteína con homología al complemento, un dominio de transmembrana y un dominio citoplasmático. El receptor se expresa en forma importante en al superficie apical de células epiteliales de varios tejidos, tales como el túbulo proximal del riñón, el tracto reprodutivo masculino, pulmón y tiroides, entre otros. El patrón de expresión de megalina sugiere que esta proteína puede cumplir un papel importante en la absorción de moléculas desde el intestino, la recuperación de moléculas a nivel renal y el transporte a través de la barrera hematoencefálica. La importancia de megalina durante el desarrollo embrionario es evidente a la luz del efecto que tiene su deficiencia en ratones knock-out, los que presentan severas deficiencias en el sistema nervioso y que mueren inmediatamente después del nacimiento.

  Nuestro laboratorio ha descrito además la presencia de megalina en el epitelio de la vesícula biliar humana y de ratón. Actualmente estamos estudiando activamente el papel de este receptor en este órgano y los mecanismos que regulan su expresión. Una de las líneas de trabajo de nuestro laboratorio se relaciona con el estudio de megalina en la Litiasis Biliar por cálculos de colesterol, enfermedad de altísima prevalencia en nuestro país y que se asocia fuertemente con el Cáncer de Vesícula Biliar, primera causa de muerte por cáncer de mujeres en Chile. Nuestra hipótesis es que megalina tiene un papel protector en la función de la vesícula biliar. Megalina además se fosforila por GSK3 y esta fosforilación regula su reciclaje. Interesantemente la vía de señalización Wnt-beta catenina, en la que está involucrada la GSK3b, también estaría asociada a la expresión de megalina, trabajo en desarrollo en nuestro laboratorio. Otra asociación de megalina con patología está relacionada con su fosforilación y reciclaje. La fosforilación podría estar afectada en patologías en las que se han encontrado defectos que reflejan disfunción de megalina y donde tanto en el tráfico intracelular como en señalización estarían comprometidos, como ocurre en el síndrome de Lowe, donde existen mutaciones en la proteína OCRL1, una PI-5 fosfatasa y donde uno de los órganos mas afectados es el túbulo proximal renal. También en relación con megalina, hemos descrito que su expresión es regulada por TGFbeta y esto podría explicar, en parte, la disfunción renal asociada a fibrosis en Diabetes. Finalmente hemos encontrado que megalina es blanco de los receptores nucleares para proliferadores peroxisomales, PPARa y g, y esto tendría gran relevancia en patologías en los que estos sistemas cumplen papeles protectores, como por ejemplo en Nefropatía Diabética.

  Además del papel en la intenalización y degradación de ligandos, recientemente se han descrito nuevas funciones para los miembros de la familia del LDL-R, como su participación en señalización celular, actuando como transductores de señales externas. Se ha demostrado que los dominios citoplasmáticos de apoER2, megalina y LRP1 unen proteínas citosólicas de tipo adaptadoras y de andamiaje. Por lo tanto las funciones celulares de estos receptores son bastante mas amplias de las propuestas inicialmente. En este sentido y en  el caso de ApoER2, dada su predominante expresión en el SNC, hemos estudiado su señalización en condiciones tales como la neurodegeneración que ocurre en la condición de acumulación de colesterol endosomal (enfermedad de Niemann Pick tipo C). En esta condición tanto la señalización como el tráfico de apoER2 en neuronas está alterada; sin embargo la señalización mediada por reelina es activa y esto podría constituir una herramienta paliativa para esta condición patológica, dado que reelina es importante en la actividad neuronal y sobrevida.  Además ApoER2, como APP se procesa por las a-secretasa y g-secretasa y hemos descrito que se asocia y regula el tráfico y procesamiento del APP mismo, por lo que tendría un papel en la enfermedad de Alzheimer, mas allá de ser el receptor de la apolipoproteína E, cuya isoforma E4 se ha asociado a esta enfermedad neurodegenerativa.

  3. Tráfico y función del Receptor Acoplado a Proteína G, GpBAR/TGR5

  TGR5/GpBAR es un receptor acoplado a proteína Gs alfa, que activa a la Adenilato Ciclasa y produciendo cAMP y activación de PKA. Ratones KO para este receptor son resistentes a desarrollar Litiasis Biliar por cálculos de colesterol y además este receptor regula el gasto energético expresándose de manera importante en el tejido adiposo pardo y en el músculo. Al activarse este receptor además activa a las MAPK Erk1/2 y se asociado la actividad de este GPCR al efecto de los ácidos biliares de transactivar al EGFR, via activación de metaloproteasas de la familia de las ADAM. En este contexto, hemos estado estudiando como GpBAR regula la expresión y procesamiento proteolítico de megalina, dado que ambos receptores se expresan en el epitelio de la Vesicula Biliar humana y de ratón y megalina es sustrato de las ADAM en riñón. Estudiamos el tráfico y señalización de GpBAR en células epiteliales como las derivadas de vesícula biliar y su relación con megalina y NHE3, cuya expresión en otros órganos es regulada por fosforilación mediada por PKA y PKC entre otros sistemas.

  4. Regeneración y señalización mediada por LRPs y GpBAR/TGR5

  Nuestro laboratorio pertenece al Núcleo Milenio de Biología Regenerativa (MINREB). Específicamente nuestro grupo estudia el papel de los receptores antes mencionados en procesos de regeneración (sistema nervioso central y periférico) como también en procesos de proliferación/diferenciación de células troncales a distintos linajes. Contamos con herramientas tales como sistemas de silenciamiento lentiviral de la expresión de megalina. ApoER2 y GpBar, como también de modelos animales modificados genéticamente tales como los megalina y LRP1 floxeados y ApoER2 KO.

  Dentro de las lineas que desarrollamos en el contexto del MINREB están:

  • Papel de megalina en regeneración de SNC y SNP
  • Papel de GpBar/TGR5 en regeneración del SNC
  • Conversación cruzada de los receptores de neurotrofinas con ApoER2/reelina.

  GpBAR/TGR5 es un receptor acoplado a proteína Gs alfa, que activa a la Adenilato Ciclasa y produciendo cAMP. Este receptor además de tener como ligandos a los ácidos biliares, ha sido recientemente asociado con una función de receptores de neuroesteroides, los cuales han sido por largo tiempo reconocidos en sus capacidades regenerativas y de neuroprotección. Esto nos ha impulsado a ampliar nuestra línea de investigación sobre este receptor, originalmente situado en el contexto de su función en la vesícula Biliar y su relación con megalina, a la función en procesos de regeneración, plasticidad sináptica y neurogénesis.

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Cursos en los que Participa:

• BIO4101 - BIOLOGÍA CELULAR
• BIO4040 - BASES CELULARES Y MOLECULARES DE LAS PATOLOGÍAS
• BIO4116 - BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR