Terapia Génica de enfermedades renales y terapias moleculares basadas en la acetilación N-terminal de proteínas

Acetilación N-terminal de proteínas

Los primeros dos aminoácidos de las proteínas sufren una serie de modificaciones (acetilación, miristoilación, ubiquitinación, metilación, arginilación, peptidasas, …) co- y post-traduccionales que definen algunas propiedades importantes de las proteínas (estabilidad, interacción, localización…). La desregulación de estos procesos está asociada al desarrollo de diversas patologías.

Más del 85 % de las proteínas eucariotas se encuentran acetiladas aminoterminalmente, habiéndose empezando a descifrar su relevancia biológica particular en los últimos años. Nosotros hemos comprobado que la actividad de la acetiltransferasa aminoterminal NatB acetila la metionina inicial siempre que precede a cualquiera de estos 4 aminoácidos: Glu, Asp, Asn, Gln (Fig 1). Hemos demostrado que este enzima es esencial para que el citoesqueleto de actina se organice y funcione correctamente de manera que la inhibición de NatB bloquea la motilidad celular afectando a la función de uno de sus sustratos: la tropomiosina. Nuestro objetivo es identificar y caracterizar las funciones biológicas y patologías reguladas por el enzima NatB con el fin de poder desarrollar nuevos tratamientos terapéuticos basados en la regulación de la actividad de este enzima o de la interacción con alguno de sus sustratos.

Hemos observado recientemente que la acetilación aminoterminal de la tropomiosina es necesaria para mantener la zonación metabólica hepática y la polaridad y ploidía de los hepatocitos murinos. Además, la subunidad catalítica del enzima NatB, Naa20, se encuentra sobrexpresada tanto en hepatocarcinoma humano y murino. Por lo tanto, hemos identificado moléculas pequeñas que sean capaces de inhibir el enzima NatB para optimizarlas y poder usarlas como base de una nueva terapia antitumoral y antimetastásica. 

Otro de los objetivos que tenemos es identificar sustratos del enzima NatB cuya actividad biológica se encuentre asociada a su acetilación aminoterminal. En colaboración con la Dra Manuela Côrte-Real (Departamento de Biologia Centro de Biologia Molecular e Ambiental, Universidade do Minho Braga Portugal) hemos determinado la necesidad de la acetilación aminoterminal de la proteína BAX por el enzima NatB para la regulación de su localización subcelular (Fig 2). En estos momentos estamos evaluando los procesos apoptóticos regulados por el enzima NatB.

Junto a la Dra Montserrat Arrasate, del Programa de Neurociencias del CIMA, estamos determinando la relevancia de la acetilación aminoterminal de la α-sinucleína, modificación catalizada por el enzima NatB, en las patologías asociadas a esta proteína (Parkinson y otras enfermedades neurodegenerativas). En concreto estamos estudiando cómo afecta esta modificación a la agregación y estabilidad de la proteína y a la toxicidad y patogenicidad de las formas más deletéreas de la α-sinucleína. El objetivo es identificar nuevas estrategias terapéuticas encaminadas a disminuir la agregación patológica de esta proteína.

Terapia génica renal

El 10% de la población europea sufre una enfermedad renal crónica. Cerca de 70 millones de europeos han perdido alguna de sus funciones renales y están en un gran riesgo de convertirse en dependientes de las terapias renales de remplazo: diálisis y trasplante renal. En la actualidad los tratamientos disponibles se basan en atajar las causas que originan el fallo renal, pero existen muy pocas opciones de actuar sobre el riñón dañado.

Una de las terapias avanzadas que puede ayudar a corregir este tipo de enfermedades es la terapia génica renal. Inicialmente el mejor tipo de enfermedades a ser tratadas mediante terapia génica son las enfermedades genéticas monogénicas. Un gran número de enfermedades renales tienen su origen en deficiencias o mutaciones en un solo gen, contando para un gran número de ellas con un diagnóstico genético que permite de manera clara la identificación del agente causal de la enfermedad en cada paciente.

Una de las principales limitaciones para hacer de la terapia génica renal una realidad se encuentra en la limitada capacidad que tenemos para transportar el material genético a las diferentes células del riñón a diferencia de otros órganos como el hígado, cerebro y ojo. Los mejores transportadores con los que contamos son los basados en vectores virales que han demostrado que es posible llegar de manera eficaz al riñón si se utilizan las rutas de administración y los sistemas de liberación apropiados.

Nuestro objetivo es desarrollar vectores de terapia génica basados en los virus adenoasociados (AAV) que sean capaces de transducir los distintos tipos celulares renales. Dado que la cápside de los AAVs tiene la propiedad de poder ser modificada químicamente sin afectar a su infectividad, estamos explorando el efecto de la unión de distintas moléculas a las proteínas de la cápside del AAV con el objetivo de variar su tropismo. La unión de estas moléculas a las partículas virales nos permitirá su vehiculización al riñón (Fig 3). En concreto, evaluaremos el potencial de los AAVs recombinantes decorados o no con los diferentes ligandos de transducir los distintos tipos celulares renales para posteriormente utilizarlos como base para desarrollar tratamientos frente a enfermedades monogénicas renales tales como la PKD y la cistinosis.

Fecha de actualización: Noviembre 2018



"Hemos identificado moléculas pequeñas capaces de inhibir la enzima NatB y que podrían ser la base de una nueva terapia antitumoral y antimetastásica", Dr. Rafael Aldabe, investigador principal.

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