Secondary school focus groups

El transporte selectivo de las hidrolasas lisosómicas desde la red trans- Golgi hasta los endosomas y lisosomas depende de dos enzimas que actúan secuencialmente. La primera es la glucosa N-acetil (GlcNAc) fosfotransferasa, una enzima compleja residente en la membrana del cis-Golgi que reconoce específicamente todas las enzimas lisosómicas de entre todo el cargamento proveniente del RE en función de una secuencia de aminoácidos concreta de la superficie de la proteína y añade un grupo GlcNAc-fosfato a una o dos manosas terminales o subterminales de las hidrolasas lisosómicas. Después se elimina el residuo GlcNAc por una fosfoglicosidasa que actúa secuencial- mente, y el grupo manosa-6-fosfato (M6P) resultante es reconocido por los receptores de manosa-6-fosfato (RM6P) en la red trans-Golgi (Figura 2-7).

Figura 2-7. Reconocimiento de las hidrolasas lisosómicas y reacción del marcador manosa-6- fosfato. La enzima GlcNAc fosfotransferasa, que reconoce las hidrolasas lisosómicas en el complejo de Golgi, tiene un dominio catalítico y un dominio de reconocimiento. El dominio catalítico se une tanto a los N-oligosacáridos ricos en manosa como a UDP-GlcNAc. El dominio de reconocimiento se une a un motivo presente sólo en la superficie de las hidrolosas lisosómicas. El grupo GlcNAc es eliminado por una segunda enzima, dejando la M6P expuesta (este paso no se muestra; adaptado de Alberts et al., 2002).

Se han identificado dos receptores manosa-6-fosfato diferentes, que son glicoproteínas de tipo I integrales de membrana y homólogas que difieren en tamaño, estado de oligomerización y dependencia de pH en la unión al ligando (Figura 2-8), aunque en todo caso tendrían funciones complementarias (Pohlmann et al., 1995; Yamashita et al.,1999): el receptor IGF-II/CIMPR, de 275-300 kDa, que también reconoce el insuline-like growth factor-II (IGF-II) y es independiente de cationes, y el receptor M6P dependiente de cationes (CDMPR), dimérico y con 46 kDa de peso molecular. Ambos receptores muestran baja afinidad por los ligandos monovalentes (con un solo grupo M6P): Kd= 6-8×10-6 _{M; en} cambio en los casos de ligandos multivalentes y oligosacáridos portando muchos grupos M6P, la afinidad del receptor de 300 kDa es mayor (Kd= 2×10-9 M frente a 2×10-7 _{M del receptor de 46} kDa; Hille-Rehfeld, 1995).

Figura 2-8. Representación esquemática

de los receptores manosa-6-fosfato

(RM6P). Los círculos negros representan los sitios de N-glicosilación conocidos y los circulos abiertos representan los sitios potenciales de glicosilación. (Adaptado de Kornfeld y Mellman, 1989).

Los dos receptores tienen una unión óptima a su ligando a pH 5,7 y se disocian rápidamente del ligando a pH menor de 5,1. La dependencia de pH de los receptores es crítica para el transporte. En la red trans-Golgi (pH 6,3 a 6,7) hay más afinidad por el ligando que en el compartimento donde se libera la carga, el endosoma secundario (pH 5-6). El IGF- II/CIMPR también une M6P a pH neutro y por lo tanto es capaz de endocitar enzimas lisosómicas desde la superficie de la célula, a diferencia del CDMPR.

La unión entre el receptor y la hidrolasa se produce en la cara lumenal de la membrana, y el receptor se une a adaptinas en vesículas de transporte específicas revestidas de clatrina en la cara citosólica, que se fusionan pos- teriormente con los endosomas pri- marios. Cuantos más residuos M6P tengan las hidrolasas en sus oligo- sacáridos, más se incrementa la afinidad por el receptor. Una vez disociadas del receptor, las enzimas lisosómicas empiezan a digerir el material endo- citado transferido desde los endosomas primarios. Después, los RM6P son reciclados y devueltos a la membrana del trans-Golgi también en vesículas de transporte para su reutilización. La posterior eliminación del fosfato de la manosa de las hidrolasas disminuye la probabilidad de que las hidrolasas vuelvan al complejo de Golgi unidas al receptor. Las hidrolasas lisosómicas que escapan del proceso de reconocimiento y empaquetamiento en la red del trans- Golgi son transportadas por la vía habitual a la superficie celular y secretadas al fluido extracelular. Algunos RM6P también van a la membrana plasmática para interceptar estas hi- drolasas lisosómicas y devolverlas por endocitosis a los lisosomas vía endo- somas primarios y secundarios (Figura 2- 9, página siguiente). La abundancia y distribución del RM6P en diferentes tejidos y su exposición a la circulación son diferentes.

Análisis genético y molecular del síndrome de Maroteaux-Lamy

32

Aparte del RM6P, hay evidencias que apuntan a la existencia de alguna otra vía desconocida de direccionalización inde- pendiente de M6P de las hidrolasas a los lisosomas específica de algunos tipos celulares (en la MLII, por ejemplo, los lisosomas de algunos tipos celulares tienen un complemento de enzimas lisosómicas normal). Además, las proteínas de membrana del lisosoma se transportan desde el trans-Golgi a los endosomas secundarios de forma independiente al RM6P en todas las

células. Por lo tanto deben existir otros receptores específicos presentes en diferentes concentraciones según los diversos tipos celulares, y que podrían ser útiles como dianas de la enzima suministrada de forma exógena (Kornfeld y Mellman, 1989). Un ejemplo es el de la sortilina, que junto con el RM6P está implicada en el transporte de la esfingomielinasa ácida, cuyo déficit causa la enfermedad de Niemann-Pick de tipo A/B (Ni y Morales, 2006).

Figura 2-9. Transporte de las hidrolasas lisosómicas recién sintetizadas hacia el lisosoma. Los precursores de las hidrolasas lisosómicas son modificados covalentemente por la adición de grupos manosa-6-fosfato (M6P) en la red cis Golgi. Entonces se segregan de los demás tipos de proteínas en la red trans porque las adaptinas del recubrimiento de clatrina se unen a los receptores M6P, los cuales, a su vez, se unen a las hidrolasas lisosómicas modificadas. Las vesículas recubiertas de clatrina brotan de la red trans Golgi y se fusionan con los endosomas secundarios. Debido al bajo pH del endosoma secundario, las hidrolasas se disocian del receptor M6P, y los receptores vacíos son reciclados al complejo de Golgi para las siguientes rondas de transporte. No se conoce qué tipo de recubrimiento media en las vesículas de la vía de reciclamiento de los receptores M6P. En los endosomas secundarios, el fosfato es eliminado de los azúcares de manosa unidos a las hidrolasas, asegurándose de que las hidrolasas no vuelvan al complejo de Golgi con el receptor. (Adaptado de Alberts et al., 2002).