La identificación de los sitios de fosforilación de AMPK revela una red de proteínas involucradas en la invasión celular y facilita la predicción de sustratos a gran escala.
Año de publicación:
2015
Identificación de PubMed:
26456332
Subvenciones de financiación:
Resumen público:
Dentro de una célula, una proteína llamada proteína quinasa activada por AMP (AMPK) detecta cuando la célula tiene poca energía y luego ayuda a modificar el uso de energía de la célula inhibiendo los procesos que consumen energía y activando los procesos que proporcionan energía. AMPK regula estos procesos colocando una etiqueta química, llamada fosforilación, en las proteínas responsables. Esta fosforilación luego cambia la función de la proteína sustrato. Históricamente, los estudios se centraron en el papel de la AMPK en la conservación de energía, pero estudios recientes han revelado que la AMPK participa en muchos procesos celulares diferentes, como la división celular. Además, la AMPK participa en el desarrollo y en muchas enfermedades como el cáncer y el envejecimiento, pero en comparación con la conservación de energía, no se comprende tan bien cómo la AMPK regula estos procesos. En este estudio, queríamos identificar nuevos sustratos proteicos de AMPK, así como la ubicación exacta del sitio de fosforilación, ya que esto ayudará a determinar cómo AMPK está cambiando la actividad del sustrato proteico. Dado que muchas proteínas usan etiquetas de fosforilación para regular sus propios sustratos, modificamos AMPK para usar una forma ligeramente diferente de esta etiqueta que podría distinguirse de las formas normales de la etiqueta. Utilizando este enfoque, encontramos muchos sustratos de AMPK novedosos, y algunos de los nuevos sustratos conectan aún más a AMPK con procesos relacionados con la energía. Sin embargo, una gran cantidad de nuevos sustratos participaron en diferentes formas en que una célula se mueve a través de su entorno: "arrastrándose", "pegándose" o "excavando" hacia o a través de andamios extracelulares u otras células. Cuando estudiamos la función de la regulación de AMPK de una de esas proteínas, llamada NET1A, descubrimos que la fosforilación de NET1A por AMPK impedía que la célula excavara y degradara el andamio extracelular sobre el que descansaba. Este proceso, llamado degradación de la matriz extracelular, está implicado tanto en el desarrollo como en las primeras etapas de algunas metástasis del cáncer. Estos hallazgos indican que AMPK puede ayudar a prevenir la metástasis de las células cancerosas, en parte mediante la fosforilación del nuevo sustrato NET1A. La identificación de muchos sitios de fosforilación directa de AMPK facilitó el desarrollo de un algoritmo para predecir sustratos de AMPK adicionales en conjuntos de datos preexistentes, ya que AMPK coloca la etiqueta de fosforilación en sitios rodeados por secuencias similares. Dado que AMPK es importante tanto para el desarrollo normal como para muchos procesos patológicos como el envejecimiento y el cáncer, los nuevos sustratos de AMPK identificados en este estudio pueden proporcionar objetivos potenciales para estrategias terapéuticas.
Resumen científico:
La proteína quinasa activada por AMP (AMPK) es un indicador de energía central que regula el metabolismo y ha estado cada vez más involucrada en procesos y enfermedades no metabólicos. Sin embargo, los sustratos directos de AMPK en contextos no metabólicos se desconocen en gran medida. Para comprender mejor la red AMPK, utilizamos un análisis genético químico acoplado a un método de captura de péptidos en células enteras, lo que da como resultado la identificación de sitios de fosforilación directa de AMPK. Curiosamente, los sustratos de AMPK de alta confianza contienen muchas proteínas implicadas en la motilidad, adhesión e invasión celular. La fosforilación de AMPK del factor de intercambio de nucleótidos de guanina RHOA NET1A inhibe la degradación de la matriz extracelular, un paso temprano en la invasión celular. La identificación de sitios de fosforilación directa de AMPK también facilita la predicción a gran escala de sustratos de AMPK. Proporcionamos una matriz de motivos AMPK y una tubería para predecir sustratos AMPK adicionales a partir de conjuntos de datos de fosfoproteómica cuantitativa. Dado que AMPK está emergiendo como un nodo crítico en el envejecimiento y los procesos patológicos, nuestro estudio identifica objetivos potenciales para estrategias terapéuticas.