Bases estructurales del transporte de Mg2+ mediado por los factores homeostáticos CNNM2 y CNNM4, y de su interacción oncogénica con las fosfatasas PRL

Zusammenfassung

El Magnesio, segundo catión intracelular más abundante, es un ión imprescindible en diversas funciones vitales como la neurotransmisión, la conductancia cardiaca o la síntesis de ATP. Este papel biológico trascendental exige una homeostasis cuidadosamente regulada, en la que participan un número aún indeterminado de proteínas. De todas ellas, una de las familias menos estudiadas es la de los factores homeostáticos CNNM (¿Cyclin and CBS domain divalent metal cation transport mediators¿), inicialmente bautizados como Ancient Domain Proteins (ACDPs). Los CNNMs incluyen cuatro miembros (CNNM1-CNNM4) que presentan un patrón de expresión ubicuo, exceptuando CNNM1 que es predominante en el cerebro. La relevancia biológica de estas proteínas se hizo visible al descubrir que una deficiencia en su actividad, debida a la presencia de mutaciones, estaba ligada al desarrollo de diferentes patologías hereditarias de escasa prevalencia y origen recesivo, como la hipomagnesemia familiar dominante (CNNM2), o el síndrome de Jalili (CNNM4). Estudios más recientes han revelado su implicación en enfermedades de alta prevalencia, como el Alzheimer, el cáncer, la infertilidad, o desórdenes neuropsiquiátricos como la esquizofrenia asociados a un desarrollo anómalo de las estructuras cerebrales. Entre los hallazgos más llamativos se encuentra la habilidad de los CNNMs de interaccionar con tirosina fosfatasas de la familia PRL (Phosphatases of the regenerating liver), reconocidos marcadores de oncogénesis y metástasis. La formación de estos complejos induce un aumento de la concentración intracelular de Mg2+, que es aprovechada por las células tumorales tumores para proliferar e invadir otros tejidos, aunque los mecanismos moleculares implicados en este proceso se desconocían hasta ahora.Estructuralmente, los CNNMs son proteínas complejas e intrínsecamente dinámicas, sujetas a drásticos cambios conformacionales inducidos por la unión de fosfonucleótidos e iones Mg2+. Su estructura multimodular incluye cuatro regiones independientes bien diferenciadas, unidas por largos segmentos peptídicos desestructurados y presumiblemente flexibles. Estas características han convertido tradicionalmente su cristalización y posterior análisis estructural en un gran desafío debido a la naturaleza intrínseca de los CNNMs, con regiones transmembranosas y fragmentos flexibles intra e intermodulares a lo largo de su cadena polipeptídica. En esta tesis, analizamos las estructuras cristalográficas de los dos dominios intracelulares de la proteína CNNM4, además de la estructura en solución de la región intracelular completa utilizando la técnica de SAXS. Estas estructuras, suponen el estudio estructural más exhaustivo que existe hasta la fecha, y avanza en la comprensión de los mecanismos mediante los cuales las proteínas CNNM median el transporte de Mg2+. Además, también hemos dilucidado las bases estructurales de la interacción oncogénica entre el primer dominio intracelular de CNNM2 y PRL-1. Esta estructura, sienta las bases del futuro diseño de moléculas que inhiban la interacción entre ambas proteínas, frenando por tanto la progresión tumoral.