Alteraciones del heparanoma en cáncer de colon descendente y en células que sobreexpresan la enzima pro-metastásica heparanasa

Resumen

Los proteoglicanos de heparán sulfato (HSPGs) son moléculas complejas constituidas por una proteína núcleo a la cual se unen covalentemente cadenas del glicosaminoglicano heparán sulfato (HS). Existen 16 proteínas distintas que aparecen como núcleo de los HSPGs y se encuentran distribuidas principalmente en la superficie celular y la matriz extracelular. El HS es un heteropolisacárido lineal constituido por dímeros de ácido glucurónico y N-acetilglucosamina, cuya síntesis es consecuencia de la actividad de múltiples enzimas y no requiere un patrón molecular. Estas cadenas se encuentran modificadas por una serie de reacciones que incluyen N-deacetilación/N-sulfatación, epimerización y diversas O-sulfataciones, y su patrón de modificaciones es dependiente del tipo celular y el estado fisiológico del mismo. Los HSPGs muestran diversas funciones, tanto normales como patológicas, que incluyen la adhesión y migración celular, la organización de la matriz, la regulación de la proliferación, diferenciación y morfogénesis, organización del citoesqueleto, reparación tisular, inflamación, vascularización y metástasis tumoral. Existen numerosos estudios que muestran importantes alteraciones en la expresión de los HSPGs en procesos tumorales, tanto en proteínas núcleo como en cadenas sacarídicas, pero en muy pocos casos se tiene en cuenta el conjunto de la maquinaria biosintética de estas complejas moléculas. En este sentido, como primer capítulo, se llevó a cabo un análisis de las alteraciones en la transcripción diferencial de todos los genes descritos implicados en la síntesis de las proteínas núcleo de los HSPGs y las cadenas de HS en pacientes con adenocarcinoma de colon descendente, dividiendo los casos en función de la presencia o ausencia de metástasis ganglionar. Se estudió también la maquinaria biosintética del glicosaminoglicano condroitín sulfato (CS), ya que alguno HSPGs en ocasiones llevan asociadas cadenas de este otro polisacárido. Se obtuvieron numerosas diferencias de expresión en ambos grupos con respecto al tejido sano y, curiosamente, se presentaron pocas coincidencias en los genes alterados en cada uno de los grupos. No se observó ninguna alteración en la expresión de los genes codificantes de las enzimas de elongación de las cadenas de HS, mientras las alteraciones en los genes responsables de la modificación fueron numerosas. Como segundo capítulo, conociendo la complejidad del mecanismo de síntesis y modificación de estas moléculas, se decidió utilizar los datos obtenidos para intentar confirmar la teoría más aceptada actualmente para la biosíntesis: la existencia de complejos multienzimáticos en las células. Se utilizaron los resultados de expresión en adenocarcinoma de colon para calcular la correlación entre los distintos genes de síntesis utilizando el test de Pearson. Se comprobó una coincidencia con los datos preexistentes en la bibliografía que describen ciertas asociaciones enzimáticas para la síntesis y modificación de HS y CS, y se encontraron nuevas correlaciones no descritas que respaldarían la existencia de complejos multienzimáticos responsables de la síntesis. La heparanasa es una endo-ß-D-glucuronidasa que hidroliza enlaces concretos dentro las cadenas de HS, originando fragmentos de tamaño comprendido entre 10 y 20 unidades sacarídicas. Esta enzima participa en la remodelación de las cadenas de HS de los HSPGs en los lisosomas. La heparanasa contribuye al normal funcionamiento de células y tejidos, participando en procesos esenciales como implantación embrionaria, diferenciación celular y morfogénesis, reparación tisular, reciclado de HS o participación en el sistema inmune; sin embargo, aparece sobreexpresada en relación con diferentes procesos fisiopatológicos, como procesos inflamatorios, enfermedades autoinmunes, desórdenes renales, enfermedades amiloideas, progresión tumoral y metástasis. Finalmente, se intentó determinar la existencia de causalidad entre la sobreexpresión de la heparanasa, y la alteración de genes de síntesis de HSPGs. Para ello, se llevó a cabo un análisis de la transcripción diferencial de los genes en células 293-EBNA que sobreexpresaban la heparanasa en comparación con una línea control. También se purificaron los glicosaminoglicanos de ambas líneas para estudiar sus niveles cuantitativos y las modificaciones en su tamaño molecular, observandose una reducción en la cantidad de HS y en la longitud de sus cadenas sacarídicas asociada a la sobreexpresión de la enzima, así como diferencias concretas en los niveles de expresión de los genes codificantes de las enzimas de síntesis de HSPGs.