Tráfico intracelular y activación de la metaloproteasa ADAM17/TACE

Resumen

Un número sustancial de proteínas de transmembrana de la superficie celular sufren un corte proteolítico que conduce a la liberación de su dominio extracelular. Este proceso, conocido como shedding (del inglés despojarse o deshacerse), remodela la superficie de las células y regula la función de un número diverso de proteínas de transmembrana que incluyen factores de crecimiento, citoquinas, moléculas de adhesión, receptores de factores de crecimiento y de citoquinas. Durante la década de los ochenta y noventa se puso de manifiesto el papel que jugaban metaloproteasas dependientes de zinc en la realización de la mayoría, si no de todos, los procesos de "shedding" descritos, ya que inhibidores de metaloproteasas bloquean eficientemente este proceso. No obstante, las metaloproteasas implicadas en el "shedding" de ectodominios no se revelaron hasta que en 1997 se descubrió el miembro número 17 de la familia ADAM y se identificó como la metaloproteasa responsable del "shedding" de TNF-alfa. Las células derivadas de ratones que tienen una inactivación genética de esta metaloproteasa (ratones TACEDelta-Zn/Delta-Zn) muestran inhibida la producción de TNF-alfa soluble. Esta metaloproteasa se denominó ADAM 17 o TACE (Tumor necrosis factor-alfa converting enzyme). El fenotipo de los ratones TACEDelta-Zn/Delta-Zn muestra que TACE es esencial en el desarrollo de estos animales y el uso de fibroblastos derivados de ellos demuestra que es responsable del "shedding" de un gran número de proteínas de transmembrana de función y estructuras muy distintas. Dada esta variedad de sustratos, entre ellos ligandos de la familia del EGF, es razonable conjeturar que la actividad de TACE estará bajo un riguroso control para prevenir la proteólisis no deseada y la activación de determinados receptores. No obstante, se conoce poco acerca de los mecanismos responsables de la regulación de la actividad de TACE. TACE es una proteína de transmembrana de tipo I (con la región amino-terminal en la zona extracelular/intraluminal) que contiene los siguientes dominios identificables: péptido señal, prodominio, dominio catalítico o metaloproteasa, dominio desintegrina, dominio rico en cisteínas, dominio como el factor de crecimiento epidérmico (EGF-like), dominio transmembrana y dominio citosólico. Se sintetiza en forma de cimógeno estable de forma inactiva (proTACE) con el prodominio inhibiendo el dominio metaloproteasa. A medida que proTACE progresa a través de la ruta secretora su prodominio es eliminado. Las proproteínas convertasas tipo Furina se han descrito como las proteasas implicadas en el procesamiento de algunas ADAMs. Desde su identificación, TACE se ha sometido a estudios intensos. Como resultado, se han desarrollado considerables avances en la determinación de su degradoma y ha quedado claro que la actividad esta metaloproteasa de la familia ADAM es esencial para el "shedding" de una gran variedad de proteínas de transmembrana. No obstante, otros aspectos importantes de la biología de TACE permanecen aún sin caracterizar. Particularmente, no se conoce cómo TACE selecciona a sus sustratos y a qué nivel se regula su actividad. La caracterización de los ratones deficientes en la actividad de TACE muestran un papel clave de la metaloproteasa en el desarrollo así como en el "shedding" de una gran variedad de proteínas de transmembrana de función y estructura diferente. Diversas evidencias indican la participación de TACE en la progresión de determinadas enfermedades. La elucidación de los mecanismos que controlan la expresión y actividad de TACE resta pendiente y es de crítica importancia para el control de estas situaciones patológicas. En este trabajo hemos descrito que el tráfico intracelular de TACE es un proceso regulado que puede controlar su actividad. Probablemente, este mecanismo regula el "shedding" de ectodominios mediado por TACE a través de la salida de la metaloproteasa de compartimentos tempranos de la vía secretora. "ABSTRACT OF INTRACELLULAR TRAFFICKING AND ACTIVATION OF THE METALLOPROTEASE ADAM17/TACE The extracellular domain of a substantial number of transmembrane proteins can be proteolytically released from the cell surface into the medium. This process, frequently referred to as shedding, remodels the cell surface and regulates the function of a diverse group of membrane anchored proteins, including growth factors, cytokines, growth factor- and cytokine receptors, adhesion molecules and transmembrane molecules of unknown function. During the 80s and early 90s it became clear that Zn-dependent metalloprotease activities are required for most, if not all, shedding events. However, the proteases involved remained elusive until 1997, when the 17th member of the ADAM family was identified as responsible for the shedding of the cytokine proTNF-alpha, and named ADAM 17 or TACE (Tumor necrosis factor-alpha Converting Enzyme). Many metalloproteases have been suggested to mediate ectodomain shedding. However, the role of ADAM 17 in shedding has been distinctively confirmed through the analysis of knockout mice and cell lines established from them. The use of these cell lines has allowed a clear advance in our knowledge of the repertoire of substrates, also known as the degradoma, of ADAM 17. In this work, we will update data on this subject. On the other hand, several relevant questions remain obscure. How does ADAM 17 select its substrates? What are the mechanisms and factors that regulate its biosynthesis, intracellular trafficking and proteolytic activity? In this work, we have described that the intracellular traffic of TACE is a regulated process that controls its proteolytic activity. Probably, this mechanism regulates the TACE mediated ectodomain shedding mediated through the exit of the metalloprotease of the secretory pathway early compartments."