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Vav, un oncogen regulador de la transcripción de células hematopoyéticas e involucrado en el desarrollo de carcinomas humanos

Vav, a transcriptional regulator oncogene of hematopoietic cells and involved in human carcinoma development

Alejandro Zentella Dehesa, Unidad Periférica Guillermo Soberón Acevedo IIB-INCMNSZ.

La búsqueda de los mecanismos moleculares subyacentes en el cáncer, llevó a la identificación de un grupo de 50 genes que se asocian con el desarrollo de tumores y neoplasias. Estos oncogenes resultaron ser versiones alteradas de genes celulares que, en su condición normal, regulan la proliferación celular. A los genes normales que sirven como precursores de las versiones alteradas se les denominó proto-oncogenes, y a sus versiones alteradas, oncogenes. Las mutaciones de algunos oncogenes producen la sobrexpresión de formas normales o silvestres de proteína, como ocurre con el factor de transcripción c-myc, identificado en leucemias, o con el receptor HER2/Neu de la familia de receptores de membrana de la familia del factor de crecimiento epidermal, presente en cáncer de glándula mamaria y de ovario. En otros oncogenes las mutaciones generan proteína con alteraciones que les confieren una ganancia de función, manteniéndolas activas por periodos prolongados o en forma permanentemente activa, tal es el caso del oncogen ras, presente en más del 50 por ciento de los tumores humanos, o de c-Abl, identificado en leucemias. En la década de los ochenta, el grupo de Mariano Barbacid, en los Institutos Nacionales de Salud de Estado Unidos (NIH), hizo grandes contribuciones en este campo, identificando varios oncogenes. Durante su estancia posdoctoral en el Instituto Nacional de Cáncer en Maryland, Estados Unidos, una joven israelita: Shulamit Katzav-Shapira, logró identificar el sexto de los oncogenes que se descubrieron en el grupo del doctor Barbacid y, con base en este hecho, propuso que el gen fuera bautizado como “Vav”, la sexta letra del alfabeto hebreo (Katzav S et al 1989, EMBO J 8:2283-2290). La figura 1 resume algunas de las características sobresalientes de vav silvestre y mutado.


Figura 1. Ficha Técnica de Vav. pB = pares de bases; aa = aminoácidos.

Así fue como la doctora Katzav-Shapira, Jefa del Departamento de Medicina Experimental e Investigación en Cáncer en la Escuela de Medicina Hadassah, relató la forma en que se inició en el estudio molecular del cáncer y, en particular, en el estudio del oncogen Vav, a lo largo de una serie de pláticas que impartió en los Institutos Nacionales de Cancerología (INCAN) y de Medicina Genómica (INMEGEN), el Centro de Investigación y Estudios Avanzados (CINVESTAV), el Centro de Oncología del Hospital Médica Sur, la Facultad de Medicina de la Universidad Panamericana, la Facultad de Medicina y en los Institutos de Biotecnología (IBT) y de Investigaciones Biomédicas (IIB) de la UNAM.

Actualmente la doctora Katzav-Shapira dirige un grupo de investigación como profesora de la Facultad de Medicina de la Universidad Hebrea de Jerusalén en Israel, donde se encuentra dedicada al estudio de Vav y su papel en el desarrollo de neuroblastomas y cáncer de páncreas, siendo esta última una de las enfermedades oncológicas más agresivas por la velocidad con la que se desarrolla y por su elevada morbi-mortalidad.

La clonación y el análisis de la secuencia de aminoácidos del proto-oncogen vav ha revelado que se trata de una proteína con una estructura modular con muchas características asociadas a factores de transcripción que contiene al menos nueve dominios proteicos que le permiten formar complejos con otras proteínas. La proteína Vav participa en la regulación de: i) la liberación de calcio, ii) la activación de proteínas G pequeñas de la familia Rho asociadas al movimiento celular, iii) la activación de vías de señalización intracelulares dependientes de la cinasa PI3K, iv) la señalización mitogénica mediada por la proteína adaptadora Grb2, y v) la señalización en células hematopoyéticas mediada por las cinasas ZAP70 y Syk. Hoy en día se conocen tres genes relacionados: dos proto-oncogenes: Vav1, Vav2 y el oncogen Vav, derivado de Vav1, cuyas mutaciones eliminan los primeros 66 residuos de aminoácidos, perdiéndose así el primer dominio proteico que normalmente modula negativamente al dominio GEF (Guanine Nucelotide Exchange Factor). La figura 2 resume las características estructurales que la doctora Katzav-Shapira describió durante la primera parte de su plática.


Figura 2. Esquema simplificado de la estructura de la proteína codificada por el proto-oncogén vav y de la proteínas del encogen Vav. Las cajas negras muestran los 8 dominios funcionales que se han identificado hasta ahora con su denominación: CH, Ac, DH, PH, C1, SH3A, SH2 y SH3B; N representa el extremo amino y C el extremo carboxilo de la proteína. Las letras YYY representan los residuos de tirosina en donde vav puede ser fosforilado por acción de la cinasa Lck o ZAP70. El renglón superior indica las funciones que se asocian a cada dominio, el renglón inferior indica una lista simplificada de las proteínas con las que interacciona vav: LyGDI y RhoGDI, inhibidores de la disociación de DGP de proteínas G; PIP2 e PIP3, segundos mensajeros fosfatidil-inositol bis- y tris-fosfato respectivamente; Grb2, proteína adaptadora de los receptores mitogénicos que permite activar a ras y las MAP-cinasas; SLP76, ZAP70 y Syk cinasas centrales en la señalización asociada a la activación de linfocitos, Dinamina 2, proteína G que participa en el tráfico vesicular controlando la fase final de la formación de vesículas. En la parte inferior se presenta la proteína codificada por el encogen Vav que carece del dominio CH. Figura simplificada de uno de los esquemas presentdo por la Dra. Shulmita Katar-Shapiro durante su presentación en el IIB.

Se sabe que Vav es una proteína multifuncional y que su papel como oncogen debe implicar más de una de las funciones que puede ejercer; sin embargo, aún no es claro cómo es que favorece el desarrollo de tumores. La función mejor caracterizada es la que se refiere al control de las proteínas G asociadas al citoesqueleto y, por tanto, a la capacidad de las células tumorales para migrar. Las proteínas G actúan como elementos de activación de una diversidad de procesos celulares que van, desde la señalización acoplada a receptores de 7 dominios transmembranales con proteínas G triméricas Gi o Gs, hasta el control del citoesqueleto a través de las familias de proteínas G: Rho, Rac y CDC42, o el control del tráfico vesicular por medio de las proteínas G de la familia Rab. En total se han descrito más de 40 genes que codifican para proteínas G. Su nombre deriva de su capacidad de hidrolizar GTP (GTPasas). La figura 3 resume la manera en que la doctora Katzav-Shapira ilustró la función de vav en la regulación de las proteínas G asociadas al citoesqueleto y a la motilidad celular. En respuesta a estímulos externos, las proteínas G unen GTP y se activan. Esta activación resulta de un cambio en la conformación de las proteínas G que, al estar unidas a GTP, les permite interaccionar con otras proteínas y activarlas. Sin embargo, las proteínas G permanecen activas sólo por un breve periodo de tiempo, ya que además de poder unir GTP, poseen la capacidad de hidrolizarlo a GDP + fósforo inorgánico (Pi). Las proteínas G, ahora unidas a un GDP, regresan a una conformación basal y pierden su actividad biológica. Su reactivación depende de una variedad de proteínas que promueven el intercambio de nucleótidos de guanina o GEFs (Guanin Nucelotide Exchange Factors), pero la reactivación de las proteínas G, que requiere de disociarse del GDP e intercambiarlo por un GTP, puede ser modulado por proteínas inhibidoras de la disociación del complejo Proteínas G-GDP o GDI (GDP Dissocaition Inhbitors). La ponente mostró que vav actúa como un GEF y, por tanto, es un activador de las proteínas G pequeñas de la familia Rac. Sin embargo, la proteína vav tiene un papel dual, ya que por una parte, posee en su dominio DH, actividad de GEF que le permite promover el intercambio de GDP por GTP en proteínas G, lo que conduce a su activación. La activación de las proteínas Rho, Rac y CDC42 genera células con una mayor capacidad de proliferación y de movimiento. Por otra, el dominio CH de vav une y activa a proteínas inhibidoras de la disociación de GDP de las proteínas G, en particular a LyGDI. lo que mantiene a la proteína G en un estado inactivo, disminuyendo la proliferación y la motilidad celular. Esto ha llevado a proponer que el dominio CH que une GDIs modula la actividad del dominio DH que posee actividad de GEF. Desde esta perspectiva, es significativo que las formas oncogénicas de vav presentan mutaciones que conducen a la deleción del dominio proteico CH y de los residuos de tirosina que modulan su función inhibidora de las proteínas G. El modelo que emerge es común para otros oncogenes como las cinasas src o c-Abl, donde la pérdida de un dominio proteico relacionado con la modulación de una función activadora resulta en una proteína activa carente de su propio sistema de inactivación.


Figura 3. Esquema simplificado del ciclo de activación e inactivación de la familia de proteínas G y de las tres familias de proteínas que lo regulan: GDIs inhibidores de la disociación de GDP; GEFs factores que promueven el intercambio de GDP por GTP y GAPs proteínas activadoras de la actividad de GTPasa. El lado derecho del esquema resume las funciones celulares en las que participan las proteínas G pequeñas de la familia Rho.

Para tratar de entender los cambios en la expresión génica inducidos por vav, el grupo de la doctora Katzav-Shapira ha explorado las vías de activación de factores de transcripción, en particular la del factor de transcripción asociado a la actuación de linfocitos T (NFAT). En líneas humanas de células T, la activación de NFAT mediada por el receptor de células T (TCR), requiere de vav y, en particular, de la interacción del dominio CH con LyGDI, que favorece la activación de la fosfolipasa C gama (PLC g), generando más inositol-3-fosfato (PI3). Todo esto promueve un aumento transitorio de calcio en el citoplasma que sale del retículo endoplásmico (RE) y actúa como un segundo mensajero. Además, vav media la activación de la cascada de cinasas de la familia MAP, lo que resulta en cambios de expresión génica. Un microarreglo reveló que uno de los genes que se sobrexpresan en células que sobrexpresan la forma silvestre de vav, es la osteopontina, una glicoproteína de matriz extracelular de hueso altamente fosforilada y con una gran capacidad para interaccionar con minerales. La osteopontina se reconoce como un marcador de malignidad en diferentes enfermedades oncológicas. De manera interesante, la transfección y expresión del oncogen vav también induce la expresión de osteopontina en células de mesodermo, y cuando se interfiere con su expresión por medio de RNAs de interferencia (RNAi), ya sea apagando la expresión del oncogen vav o bien apagando directamente la expresión de la osteopontina, las células reducen significativamente su capacidad de crecer en agar semisólido, un criterio de transformación e invasividad tumoral.

En resumen, mientras que vav se expresa normalmente en linajes hematopoyéticos, la forma oncogénica de vav no se asocia a leucemias pero sí a neuroblastomas y recientemente a cáncer de páncreas. Si bien posee características estructurales semejantes a factores de transcripción, la función mejor comprendida se relaciona al módulo que actúa como factor de intercambio de nucleótidos de guanina de proteínas G de la familia Rho y promueve la expresión de proteínas de matriz ósea como la osteopontina en forma dependiente del factor de transcripción de células T (NFAT). El fenotipo invasivo que presentan las células que expresan la forma oncogénica de vav se pierde si se interfiere con la expresión del oncogen vav o con la de la osteopontina. Esto hallazgos sugieren posibles blancos terapéuticos

La investigadora, especialista en cáncer y medicina experimental, estuvo en México gracias al esfuerzo de la Asociación Mexicana de Amigos de la Universidad Hebrea de Jerusalem y al Fondo “Dr. Samuel Zajarías”, quien junto con las doctoras Dorita Aharonov, experta en computación cuántica y Hana Pardes, especialista en literatura comparada de textos bíblicos visitó nuestro país. Las tres invitadas son destacadas investigadoras de la Universidad Hebrea de Jersusalén. Agradecemos la colaboración y apoyo que brindó el grupo de mujeres de la Asociación Mexicana de Amigos de la Universidad Hebrea de Jerusalén para hacer posible esta visita.

Artículo publicado en Gaceta Biomédicas, Mayo de 2007.
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