Characterization of the intracellular signaling mechanisms activated by ghrelin through GHSR-1a: role of beta-arrestins

Abstract

La ghrelina, una hormona peptídica de 28 aminoácidos con una modificación post-traduccional de O-n-octanoylation en el residuo de la serina 3, es el ligando natural del receptor de secretagogos de hormona de crecimiento tipo 1a (GHSR-1a). Además de regular la secreción de hormona de crecimiento y la ingesta, la ghrelina también controla la homeostasis energética, la actividad pancreática, el metabolismo de la glucosa y procesos proliferativos y antiproliferativos. Algunas de estas funciones suponen la activación de diferentes rutas de señalización como la ruta de las MAPK (mitogen-activated protein kinase) o la de Akt, que están mediadas por las proteínas G. Sin embargo, los estudios recientes sugieren que los receptores acoplados a proteínas G (GPCR) se pueden acoplar a las β-arrestinas. Las β – arrestinas constituyen una pequeña familia de sólo cuatro miembros que fueron inicialmente descubiertas en los procesos de desensibilización de los GPCR. Actualmente, también juegan un papel importante en la endocitosis de los receptores y en la señalización intracelular, actuando como proteínas adaptadoras multifuncionales. Este trabajo pone de manifiesto que en la línea celular HEK-GHSR-1a, como modelo para estudiar la interacción entre proteínas, la ghrelina activa tanto la ruta de las MAPK como la de Akt a través de 2 vías de señalización diferentes, dependientes tanto de las proteínas G como de las β-arrestinas. En el caso de la activación de MAPK, ésta se consigue por la interrelación de 3 vías diferentes: la primera está mediada por las β-arrestinas 1 y 2 y requiere la presencia del GHSR-1a en un complejo multiproteico junto con las β-arrestinas, Raf-1, cSrc, ERK 1/2 y quizás otros componentes de la ruta de las MAPK. La segunda depende de una proteína Gq/11 e implica la activación de una PKC dependiente de calcio (PKC α/β) y de la proteína cSrc. La tercera ruta depende de una proteína Gi/o e implica la activación de PKC ε y cSrc. Respecto al mecanismo de activación de Akt, ésta se activa a través de dos rutas: una de ellas es dependiente de las subunidades βγ de las proteínas G e implica la activación de la PI3K; la otra está mediada por las β-arrestinas 1 y 2 y requiere la entrada del receptor en un complejo multiproteico. Hay que destacar por lo tanto, el papel de las β-arrestinas en los procesos de señalización, actuando como proteínas adaptadoras y transductoras de señales. También es destacable el papel clave que juega la proteína cSrc en la activación de ambas rutas. Asimismo se ha identificado a SHP-1 como uno de las proteínas reguladoras negativas de la activación de Akt mediada por la ghrelina. La activación de SHP-1 es dependiente de cSrc, lo que supone la interrelación de las rutas dependientes de proteínas G y de las β-arrestinas, y se ejerce a través de la defosforilación de la PI3K y cSrc. Se encontró también una expresión de SHP-1 en células 3T3-L1, tanto en preadipocitos como adipocitos maduros, y en tejido adiposo de ratones obtenido de mantenidos con dieta normal o dieta alta en grasa. Los resultados obtenidos muestran que el tejido adiposo omental muestra un aumento de la expresión de SHP-1 comparado con el tejido subcutáneo en condiciones normales. Sin embargo, en condiciones de dietas altas en grasa, hay una mayor expresión de SHP-1 en el tejido adiposo subcutáneo comparado con el omental. En base a estos resultados se puede especular que la acción de la ghrelina en el tejido adiposo está, al menos en parte, mediada por la acción de SHP-1: un aumento de expresión de SHP-1 en el tejido subcutáneo resulta en una atenuación de la señalización dependiente de Akt con la consecuente reducción de la sensibilidad de la ghrelina. Por contra, la down-regulación de SHP-1 en el tejido omental reforzaría la sensibilidad a la ghrelina, promoviendo el almacenamiento de grasa. Además, también se ha determinado una interacción funcional potencial entre la cortistatina 17 (CST-17) y el sistema de la ghrelina, proponiendo dos hipótesis. Por una parte, la CST-17 podría unirse al GHSR-1a actuando como un ligando potencial del mismo; por otra parte, la CST-17 también se podría unir al SSTR2, que formaría un dímero con el GHSR-1a, afectando de este modo a la señalización mediada por la ghrelina.