Estudio de la regulación de la función del receptor de melanocortinas 1 (mc1r) por las proteínas arrestinas (arrbs) y la ubiquitina ligasa mahogunina (mgrn1)

Resumen

El receptor de melanocortinas 1 humano (MC1R) es un receptor acoplado a proteínas G (GPCR) que se expresa mayoritariamente en los melanocitos cutáneos y constituye el principal determinante del fototipo de piel y sensibilidad a la luz UV. La señalización de MC1R se acopla a la vía del AMPc, y uno de los mecanismos celulares que atenúan esta señal es la desensibilización y posterior internalización de MC1R mediada por GRKs y -arrestinas (ARRBs). En la regulación de esta cascada de señalización participan un gran número de proteínas, como la putativa E3-ubiquitina ligasa mahogunina (MGRN1), cuya función en humanos aún no ha sido caracterizada. El objetivo de este trabajo ha sido caracterizar 6 variantes naturales de MC1R encontradas en pacientes de melanoma para establecer una posible relación entre dicho genotipo y el desarrollo de la patología. Por otro lado, hemos estudiado diferentes variantes de -arrestinas para determinar su participación en la internalización de MC1R; por último, nos propusimos esclarecer la función de la proteína accesoria MGRN1 en la regulación de la señalización por MC1R. Los resultados obtenidos han permitido establecer que de las 6 variantes de MC1R estudiadas, solo la variante N281S es silenciosa desde el punto de vista funcional, mientras que las otras cinco (V38M, S41F, V51A, M128T y C289R) muestran diferentes grados de pérdida de función que podrían desencadenar la aparición del melanoma. Además, hemos descrito que las variantes de -arrestina ARRB2 promueven la internalización del receptor, mientras que la variante ARRB1 actúa como dominante negativo del proceso. Hemos establecido que el destino final del receptor tras la endocitosis es su reciclaje a membrana y describimos una nueva variante de ARRB2, ARRB2-001, como isoforma hiperactiva de esta. Por último, hemos demostrado que las células de melanoma humano expresan 4 variantes de MGRN1, dos de las cuales, carentes de exón 12 y de secuencia NLS, se describen por primera vez en este trabajo. Todas ellas interaccionan físicamente con MC1R y MC4R y son capaces de inhibir la producción de AMPc mediante la competición en la unión de MC1R a G s. Algunas isoformas de MGRN1 se translocan al núcleo en presencia de MCRs pero no de otros GPCRs no relacionados, así como por la interacción con ARRB2, pero no de ARRB1, en el complejo de internalización de MC1R. En este proceso es crítico el estado de fosforilación de una serina, en concreto la Ser370, presente en el contexto de la señal de importe nuclear (NLS) de dichas isoformas. Nuestros hallazgos indican que la proteína fosforilada se encuentra en el citosol mientras que la forma defosforilada tiene localización nuclear. Además, MGRN1 interacciona con MC1R y ARRBs, aunque solo muestra actividad E3-ubiquitina ligasa para estas últimas.