Señalización por variantes alélicas asociadas a melanona del receptor de melanocortinas 1

Resumen

La pigmentación humana depende de la síntesis de melaninas por células especializadas de la epidermis denominadas melanocitos. En la epidermis, la principal función de las melaninas es la fotoprotección frente a las quemaduras por la radiación solar, de efectos mutagénicos y cancerígenos. Existen esencialmente dos tipos de melaninas naturales: las eumelaninas, fuertemente fotoprotectoras y las feomelaninas, mucho menos eficaces. Algunas hormonas peptídicas de la familia de las melanocortinas, en particular -MSH y ACTH, actuando a través de un receptor acoplado a proteínas G denominado MC1R, estimulan positivamente la biosíntesis de eumelaninas y, por tanto, promueven un fenotipo eumelánico resistente a la radiación solar. El MC1R media señales estimulantes de la diferenciación y proliferación de los melanocitos. Algunas mutaciones frecuentes del MC1R se asocian con fenotipo de piel clara, pelo rubio o rojizo, predominio de feomelaninas y, en consecuencia, elevada sensibilidad a las quemaduras por radiación solar y riesgo incrementado de melanoma y otros tipos de cáncer de piel. Sin embargo, no se conocen las características del acoplamiento funcional de muchas de las variantes del MC1R, ni tampoco se comprende el papel de algunos aspectos esenciales del procesamiento del receptor como su glicosilación, como determinantes de su nivel de actividad. De esta forma, al inicio de la presente Tesis Doctoral se planteó abordar, por un lado, el análisis del patrón de glicosilación del MC1R silvestre y algunas de sus principales variantes naturales asociadas a melanoma, así como la caracterización de la función del carbohidrato en el MC1R y, por otro lado, el estudio de las cascadas de señalización del AMPc y de las MAP quinasas ERK1 y ERK2 por el MC1R silvestre y por algunas de sus variantes alélicas asociadas a melanoma, y además las posibles relaciones entre ambas vías. Los principales resultados obtenidos en esta tesis se pueden resumir en los siguientes puntos: 1. El MC1R está N-glicosilado en los residuos Asn15 y Asn29, probablemente por adición de un glicano rico en manosa y otro de tipo mixto, más grande y de mayor complejidad, respectivamente. 2. La presencia del carbohidrato en el MC1R no es imprescindible para el tráfico anterógrado del receptor ni para su acoplamiento funcional, pero aumenta su expresión en la superficie celular, dándole mayor estabilidad. 3. En células melanocíticas humanas, la estimulación de la vía de señalización de las ERKs mediada por el MC1R es independiente del AMPc e implica la transactivación del RTK c-KIT. 4. Src se activa aguas abajo del MC1R pero aguas arriba de c-KIT en la vía de señalización no canónica que conduce a la activación de las ERKs. 5. La activación de la vía de las ERKs require niveles mucho más bajos de agonista que la síntesis de AMPc. 6. La mayoría de las variantes alélicas del MC1R con pérdida del acoplamiento funcional a la vía canónica de síntesis de AMPc, son capaces de activar la vía no-canónica de las ERKs. Entre estas variantes destacan los alelos RHC de alta penetrancia R151C, R160W y D294H. 7. Todas las variantes del MC1R con pérdida de función en la vía de las ERKs son deficientes en la producción de AMPc, muy poco frecuentes y se caracterizan por una muy baja capacidad de unión de agonista. 8. La activación de las ERKs mediada por MC1R no está regulada positiva ni negativamente por la maquinaria implicada en la desensibilización homóloga del receptor en cuanto a su acoplamiento a la cascada del AMPc. 9. Altos niveles de AMPc inhiben la activación de ERK mediada por MC1R y esta inhibición ocurre aguas arriba de c-KIT. 10. Cambios agudos en el nivel de actividad de las ERK no modifican la inducción de la síntesis de AMPc en respuesta a la activación del MC1R por sus agonistas, o la adenilato ciclasa por FSK. 11. En los melanomas humanos es frecuente la pérdida de señalización de MC1R a la cascada del AMPc, y este defecto se observa incluso en líneas celulares de melanoma con genotipo MC1R silvestre y sin mutaciones en NRAS o BRAF.