Científicos franceses descifraron las incógnitas abiertas por Héctor Barra hace 40 años

*Por Marta Hallak

Investigadores del CEA, del CNRS, del INSERM de la Universidad de Grenoble-Alpes, la Universidad de Montpellier y la Universidad de Stanford, revelan la identidad de una enzima no identificada hasta el día de hoy, pero cuya actividad se descubrió por primera vez hace 40 años en Argentina (1). Esta enzima, llamada Tubulina Carboxi-Peptidasa (TCP), participa en un ciclo de modificación de la tubulina que compone los microtúbulos del citoesqueleto. El descubrimiento de la TCP brinda una nueva perspectiva a este ciclo vital, cuyas alteraciones están relacionadas al cáncer, las enfermedades cardíacas y a defectos neuronales. Estos resultados se publicaron el 16 de noviembre de 2017 en la revista Science (2).

Una colaboración internacional con investigadores del CEA, CNRS, Inserm, la Universidad de Grenoble-Alpes, la Universidad de Montpellier y la Universidad de Stanford ha identificado una enzima, la Tubulina Carboxi-Peptidasa (TCP), que es responsable de la detirosinación de la α-tubulina, un componente de los microtúbulos que median muchos procesos celulares. Investigado durante cuatro décadas, los científicos han aislado esta proteína mediante diferentes métodos de purificación y luego han analizado su actividad celular (2).

Los microtúbulos contribuyen a funciones celulares esenciales

Los microtúbulos son fibras dinámicas presentes en todas las células. Formado por el ensamblaje de dos proteínas (α-tubulina y β-tubulina), los microtúbulos realizan muchas funciones: separan los cromosomas destinados a las dos células hijas durante la división celular, contribuyen a la morfología y la migración celular, a la polaridad de las células. Además forman los rieles sobre los que se transportan componentes celulares como proteínas o cadenas de ARN. Estas diversas funciones celulares están reguladas por la existencia de señales (modificaciones postraduccionales que son modificaciones químicas de aminoácidos) presentes en la superficie de los microtúbulos. Estas señales diversas son producidas por varias enzimas que modifican a las tubulinas.

La enzima TCP, identificada luego de 40 años de misterio

La acción de una de estas enzimas, TCP (Tubulina Carboxi-Peptidasa), fue descubierta por primera vez en 1977 por el equipo de investigación liderado por el Dr. Héctor S. Barra en Argentina (1,3), pero la enzima nunca se había identificado hasta el momento. La TCP elimina el último aminoácido, una tirosina, del extremo de α-tubulina. Esta es la reacción de Detirosinación. Una enzima inversa, la TTL ligasa, es la responsable de "ligar" esta tirosina nuevamente en su lugar. Esta es la reacción de Tirosinación. Este ciclo de Detirosinación/Tirosinación es vital para la célula y el organismo (Figura 1). La detirosinación masiva (anormal) se observa en varios tipos severos de cáncer y enfermedades del corazón.

La identificación y caracterización de la TCP fue, por lo tanto, un objetivo principal para comprender la función fisiológica de la detirosinación de α-tubulina y para evaluar las consecuencias de su inhibición.
Para caracterizar la TCP, los investigadores comenzaron purificándola usando técnicas de bioquímica convencionales. Gracias a la colaboración con químicos de la Universidad de Stanford que desarrollaron una molécula pequeña que inhibe la actividad de la TCP, pudieron usar esta molécula como un "anzuelo para atrapar" a la TCP.

Con este método, no es una, sino dos proteínas las que han sido descubiertas (VASH1 y VASH2). Con la condición de estar asociadas a una proteína llamada SVBP, son capaces de detirosinar a α-tubulina. Para demostrar esto, los investigadores redujeron la expresión de las enzimas VASH1 y VASH2 (o su compañera SVBP) en las neuronas (Figura 2). Luego observaron una marcada disminución en los niveles de destinosinación de la α-tubulina, así como anormalidades en la morfología de las neuronas (Figura 2). Los investigadores profundizaron el trabajo al demostrar que estas enzimas también están involucradas en el desarrollo de la corteza cerebral.

Las perspectivas para la lucha contra el cáncer

Así, cuarenta años después del primer trabajo sobre la detirosinación de la α-tubulina, las enzimas responsables se han desenmascarado. A partir de ahora, los científicos esperan que al modular la actividad de la TCP y mejorando el conocimiento del ciclo de detirosinación/tirosinación, sea posible combatir mejor ciertos tipos severos de cáncer y progresar en el conocimiento de las funciones cerebrales y cardíacas.

Bibliografía

1- Release of tyrosine from tyrosinated tubulin. Some common factors that affect this process and assembly of tubulin. M.E. Hallak, J.A. Rodriguez, H.S. Barra and R. Caputto. (1977) FEBS Lett., 73, 147.

2- Vasohibins/SVBP are tubulin carboxypeptidases (TCP) that regulate neuron differentiation.

Chrystelle Aillaud, Christophe Bosc, Leticia Peris, Anouk Bosson, Pierre Heemeryck, Juliette Van Dijk, Julien Le Friec, Benoit Boulan, Frédérique Vossier, Laura E. Sanman, Salahuddin Syed, Neri Amara, Yohann Couté, Laurence Lafanechère, Eric Denarier, Christian Delphin, Laurent Pelletier, Sandrine Humbert, Matthew Bogyo, Annie Andrieux, Krzysztof Rogowski, and Marie-Jo Moutin. Science, epub: Nov 16, 2017.

3- Capability of tubulin and microtubules to incorporate and to release tyrosine and phenylalanine and the effect of the incorporation of these amino acids on tubulin assembly. C.A. Arce, M.E. Hallak, J.A. Rodriguez, H.S. Barra and R.  Caputto. (1978) J. Neurochem., 31, 205.

* Investigadora Principal del CONICET en el Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba (CIQUIBIC)