Implicación de la quinasa humana VRK1 en la formación de los cuerpos de Cajal y sus implicaciones patológicas

Abstract

Las atrofias musculares espinales (AME) y ataxias son un grupo de enfermedades neurodegenerativas que causan la muerte a edades muy tempranas. Numerosos genes están implicados en dichas patologías, siendo su mecanismo de acción a nivel molecular aún desconocido. La mutación mejor caracterizada y causante de la AME de tipo I es la del gen SMN1 (survival motor neuron 1). SMN es una proteína que se localiza en el citosol, formando parte del complejo SMN, y que se acumula en los Cuerpos de Cajal (CBs) interaccionando con la Coilina. La Coilina es la proteína marcadora de los CBs y es regulada por fosforilación (se han descrito al menos 11 residuos fosforilables) y metilación. Recientemente se han identificado cuatro mutaciones en la quinasa humana VRK1 (R358X,R89Q, R133C y V236M) causantes de hipoplasia pontocerebelosa de tipo 1 y patologías sensoriomotoras hereditarias que cursan con ataxia y debilidad musculares y acaban provocando la muerte a edades muy tempranas. La mutación mejor caracterizada es la R358X, que codifica para una proteína truncada, deslocalizándose del núcleo debido a la pérdida de su región C-terminal. Además, se ha descrito como VRK1 interacciona y fosforila a la Coilina en el residuo serina 184. En este trabajo de tesis doctoral mostramos como la fosforilación de la Coilina por la quinasa humana VRK1 es crucial para la correcta formación de los Cuerpos de Cajal; el silenciamiento de dicha quinasa produce la desintegración y desaparición de estos suborgánulos nucleares. Este efecto es debido, en un primer momento, a la desoligomerización de la coilina, que deja de estar presente en complejos de alto peso molecular. Posteriormente, hemos descrito como la coilina se ubiquitina, a través de la ubiquitina ligasa Mdm2, en el núcleo, para posteriormente ser exportada al citosol donde se degradará en el proteasoma. Este dato es importante debido a que se ha detectado una posible señal de exporte nuclear por primera vez en esta proteína. Además, el silenciamiento de VRK1, provoca una salida masiva de SMN al citosol debido al desensamblaje de los CBs. Esta salida se recupera al inhibir el exporte nuclear con leptomicina B. Adicionalmente, hemos visto que la quinasa VRK1 regula transcripcionalmente a SMN, por algún mecanismo aún desconocido. Sin embargo, no afecta a la inetracción entre SMN y el factor de transcripción p53 o a la estabilidad de SMN. Finalmente, en este trabajo hemos estudiado y caracterizado a todos los mutantes de VRK1 causantes de patologías neurodegenerativas. Hemos visto que el mutante R89Q presenta una mayor actividad quinasa, reflejada en una mayor autofosforilación y fosforilación de sustratos conocidos como p53 o coilina. Sin embargo, los mutantes R133C y R358X, son prácticamente igual de inactivos a la quinasa inactiva K179E, de forma que no tienen capacidad de autofosforilarse ni de fosforilar sustratos. Por último, el mutante V236M, es igual de activo a la quinasa silvestre. Además, este grado de actividad de los distintos mutantes se refleja también en su estabilidad, de tal forma que los más activos son más estables, mientras que las mutaciones que generan quinasas más inactivas son también más inestables. Cabe destacar que todos los mutantes interaccionan tanto con la Coilina como con SMN de igual manera. Así, estudios previos describen a VRK1 como una proteína importante en cáncer; ahora se nos presenta con un nuevo papel implicándose en patologías neurodegenerativas, siendo quizás importante su interacción con otras proteínas y sus posibles efectos.