Regulación de la formina INF2 normal y patogénica: papel del extremo amino terminal

Abstract

Las forminas constituyen una familia de quince proteínas cuya función principal es la polimerización de actina monomérica en filamentos lineales de actina (F-actina). La mutación de siete de estas forminas es la causa primaria de distintas enfermedades hereditarias. Mutaciones en la formina INF2 pueden producir dos tipos de patologías degenerativas: la glomeruloesclerosis focal y segmentaria, que es una patología renal, y la enfermedad de Charcot-Marie-Tooth, que es un trastorno neurológico que afecta a los nervios periféricos. La activación de algunas forminas es mediada por Rho GTPasas específicas que se unen a una superficie bipartita en el extremo N-terminal formada por los dominios G y DID de la formina, de forma que libera el DID de su interacción con el dominio DAD, presente en la región C-terminal. INF2 carece del dominio G y, por lo tanto, su activación parece depender de otros mecanismos reguladores. En su lugar, INF2 posee una secuencia de treinta y cinco aminoácidos que están ausentes en el resto de las forminas. En el presente trabajo hemos investigado el papel de esta secuencia en la regulación de INF2, el posible efecto de las mutaciones patogénicas en la estructura del DID y el mecanismo por el que podrían causar degeneración celular. La predicción de la estructura de la extensión N-terminal de INF2 sugiere que está organizado en dos hélices alfa. Mediante la expresión de formas de INF2 truncadas hemos establecido que la primera hélice es necesaria para el mantenimiento del contenido citoplasmático y el anillo perinuclear de F-actina de células en estado estacionario. Además, hemos encontrado que esta hélice interacciona con calmodulina en presencia de calcio, activando a INF2. La unión es dependiente del residuo W11 de INF2, siendo también importantes los residuos L14 y L18, formando juntos un motivo 1-4-8, distinto a los motivos de unión a calmodulina descritos. El aumento de los niveles de calcio intracelular produjo un mayor contenido de F-actina de una forma dependiente del sitio de unión de INF2 a calmodulina. Este cambio en el citoesqueleto de actina indujo la translocación al núcleo de MRTF, cofactor que cuando se asocia con el factor transcripcional SRF es capaz de activar la transcripción de casi un millar de genes, muchos relacionados con la citoarquitectura, contribuyendo a una extensa remodelación de la célula. Las mutaciones patogénicas de INF2 se localizan en el DID y dan lugar a variantes constitutivamente activas. Esta activación parece deberse a una alteración en la estructura del DID y no a cambios en la unión de calmodulina. La expresión de estas variantes produjo la aparición de aberraciones nucleares en células epiteliales MDCK debido a una perturbación de la mitosis, produciendo errores en la segregación cromosómica y en la formación del núcleo. La aparición progresiva de células con un fenotipo nuclear aberrante podría ser la responsable de la naturaleza degenerativa de las enfermedades asociadas a las variantes patogénicas de INF2