Actualmente es un hecho muy conocido que la regulación por fosfo(defosfo)rilación de proteínas constituye uno de los mecanismos de regulación de la actividad de proteínas mas generalizado en todas las células. La DARPP-32 parece dirigir una orquesta de funciones y regulaciones enzimáticos en todo el organismo, las cuales apenas se comienzan a dilucidar. 

Cerca de 1/3 de todas las proteínas celulares se encuentran fosforiladas y hasta un 2% de todos los genes codifican para protein quinasas o fosfatasas. Sin embargo, mientras que el papel y propiedades de muchas protein quinasas ha sido estudiado intensamente en los últimos años, el modo de acción y funciones de las protein fosfatasas es menos conocido a pesar de su importancia. 

La proteína fosfatasa 1 (PP-1) es una serina/treonina proteína fosfatasa EUCARIOTICA, que regula una gran variedad de procesos biológicos como el ciclo celular, la diferenciación o la comunicación intercelular, contracción muscular, sisntesisis proteinica, metabolismo de los carbohidratos, trascripción y mensajes neuronales. . Los genomas de mamíferos contienen 3 genes que codifican 4 isoformas : PP1alfa, PP1beta, PP1gamma 1 y PP1gamma 2. 

Las variantes PP1gamma1 y 2 se generan a partir de un mismo gen por splicing alternativo. Todas estas isoformas poseen un núcleo catalítico y especificidad de sustrato casi idénticas pero interaccionan in vivo con una gran diversidad de proteínas dando lugar a holoenzimas con funciones biológicas y propiedades diferentes. 

Las proteínas que interaccionan con PP1 seconsideraron inicialmente como subunidades reguladoras de la actividad enzimática .Mas recientemente, el término de subunidad reguladora ha sido sustituido por el de "subunidades localizadoras" (targetting subunits) dado que muchas de ellas dirigen o localizan las subunidades catalíticas a compartimentos subcelulares o a sustratos específicos. Funcionan así pues como verdaderos especificadores de sustrato. 

Hasta la fecha se han descrito mas de 60 proteínas diferentes que interaccionan conPP1.Entre ellas se encuentran proteínas que controlan bombas y canales iónicos de Ca2+ como DARPP-32 y el Inhibidor –1, proteínas que inducen relajación del citoesqueleto y la miosina como Mypt, proteínas que atenúan la inhibición de la síntesis de proteínas inducida por estrés como GADD34, chaperonas como el Inhibidor-2, proteínas que regulan el metabolismo del glucógeno como la subunidad G, proteínas de la mitosis como Sds22 , proteínas implicadas en transcripción como PNUTS (PHOSPHATASE-1 NUCLEAR TARGETING SUBUNIT) . 

Todas estas proteínas se unen a PP1, a través de múltiples secuencias cortas de aminoácidos. La mayoría contienen un motivo de unión a PP1 del llamado tipo RVXF. La unión del motivo RVXF de una subunidad a PP1 tiene lugar a un bolsillo hidrofóbico de PP1 alejado del sitio catalitico.Esta unión no produce efectos importantes sobre la actividad y conformación de la fosfatasa, pero ejerce un efecto de proximidad que a su vez promueve la interacción con PP1 por sitios secundarios o de menor afinidad que llevan a cabo efectos específicos de cada subunidad sobre la actividad y la especificidad de PP1. 

Para identificar nuevos proteínas reguladoras de PP1, se han empleado hasta la fecha diferentes aproximaciones experimentales. Un buen número de subunidades reguladoras se han identificado por rastreo de genotecas por el método de los dos híbridos. Utilizando este método hemos aislado e identificado una nueva subunidad reguladora que se ha denominado SIPP1(por splicing factor que interacciona con PQBP1 y PP1) . Se trata de una proteína modular de 641 aminoácidos en la que se puede identificar una señal bipartita de localización nuclear (NLS), una región coiled-coil, dos regiones ricas en prolina y una región rica en residuos de ácido aspar tico 

Varias líneas de evidencia sugieren que SIPP1 es un activador del splicing de pre-mRNA. Así, SIPP1 interacciona con RNA y se localiza en los speckles nucleares que funcionan como depósito de factores de splicing . Mas recientemente, SIPP1 ha sido identificado por espectrometria de masas como un componente de los spliceosomas los complejos de proteína nuclear y RNA,que catalizan el splicing de pre-mRNA. 

Utilizando un sistema reportero de splicing los investigadores (como Paul Greengard, Ph.D., a professor of neurosciences and director of the Laboratory of Molecular and Cellular Neuroscience at Rockefeller) encontrado que derivados de SIPP truncados inhiben el proceso de splicing .La funcion precisa de SIPP1 y PP1 en el proceso de splicing es todavía desconocida. 

Se sabe que las repeticiones de poli glutamina se encuentran amplificadas en mutaciones ligadas a enfermedades neurodegenerativas y en particular se las considera responsables de la acumulación de proteína mutada característica de la ataxia espinocerebelar 1 (SCA-1) o de la enfermedad de Huntington. Se han descrito asimismo mutaciones de PQBP-1 en casos de enfermedad mental ligado al cromosoma X (XLMR). 

Nuevos datos sobre la serotonina han proporcionado a los científicos un mayor conocimiento sobre cómo actúa la fluoxetina (Prozac) y otros antidepresivos, según dos trabajos que se publican en el último número de "Proceedings of the National Academy of Sciences". 

Los estudios demuestran que existe un retraso típico antes de que los antidepresivos empiecen a ofrecer beneficios. La serotonina y otros neurotransmisores cerebrales similares ayudan al control de la señalización interna. Las anomalías en la función de la serotonina y dopamina se cree que están implicadas en un gran número de trastornos psiquiátricos, como la depresión, los trastornos maniaco-depresivos, la esquizofrenia y la adicción a las drogas. 

Los inhibidores de la recaptación de serotonina, entre los que se encuentra Prozac, tratan la depresión y otros trastornos psiquiátricos incrementando la cantidad de serotonina disponible en las células cerebrales. La cocaína y el éxtasis también aumentan los niveles de serotonina. Hasta ahora, no se sabía cómo afectaban esas drogas a la serotonina desde el punto de vista molecular. 

En los dos trabajos, los investigadores, coordinados por Paul Greengard, del Departamento de Investigación de Neurociencias de Eli Lilly y de la Universidad Rockefeller, en Nueva York, han descubierto que la proteína que ayuda a trabajar a la dopamina, denominada DARPP-32, también interviene en la producción de los efectos de la serotonina y, por lo tanto, en la acción del Prozac. 

Para evidenciarlo compararon ratones normales con ratones knockout, a los que se les había manipulado genéticamente para que carecieran de la proteína DARPP-32. Cuando se inyectó paracloranfetamina, un liberador de serotonina, a los ratones normales o 5-hidroxitriptófano, un precursor de la serotonina, se elevaron los niveles de serotonina y los animales se volvieron hiperactivos. 

Pero las inyecciones de paracloranfetamina y 5-hidroxitriptófano no modificaron el comportamiento de los ratones knockout sin la proteína DARPP-32. Esto proporciona una mayor evidencia de que la DARPP-32 desempeña un papel fundamental en la actividad normal de la serotonina en el cerebro. Por eso, la DARPP-32 es esencial en la neurotransmisión dopaminérgica y serotoninérgica. 

Mecanismo de acción 
El equipo de Paul Greengard ha descubierto que la DARPP-32 tiene un papel relevante para que la fluoxetina ejerza su función en el cerebro. Para ello utilizó un análisis encaminado a valorar la depresión de los ratones. Normalmente, los animales se encuentran pasivos y agitados de forma alternativa, pero el tratamiento con antidepresivos reduce el tiempo que pasan inactivos. 

En el estudio, los ratones normales a los que se les dio Prozac se mostraron más pasivos que los que no lo recibieron. Pero el fármaco no repercutió en los ratones que carecían de la DARPP-32. "Los resultados sugieren que la proteína participa en las acciones antidepresivas del Prozac". 

Cuando se administró el fármaco a los ratones normales durante 19 días se vio que se elevaban los niveles de DARPP-32 en el córtex prefrontal y en el hipocampo, lo que explica que los antidepresivos no son efectivos en las primeras dos semanas de tratamiento. 

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El café ha sido vinculado a facultades mentales de ancianas 

Un grupo de investigadores descubrió evidencias sobre los efectos estimulantes de la cafeína y su permanencia prolongada en el cuerpo mucho tiempo después de beber una última taza de café. 

Asimismo, los científicos han identificado una proteína que parece desempeñar un papel en el mecanismo que ejerce la cafeína para lograr su efecto prolongado.

Gilberto Fisone del Instituto Karolinska en Estocolmo, Suecia, y sus colegas hallaron que ratones modificados genéticamente que carecían de la proteína, denominada DARPP-32, no experimentaban un período tan largo de estimulación de cafeína que otros ratones. 

La DARPP-32 puede por lo tanto representar el medio por el que una taza de café puede estimular a las personas por más de unos minutos que toma beberlo.

Fisone notó que algunas personas creían ser adictas a la cafeína, y al comprender más sobre cómo actúa la sustancia en el cuerpo puede ayudar a explicar por qué los atrapa. 

Otras sustancias de abuso, como la cocaína y las anfetaminas, también interactúan con la DARPP-32, agregó el investigador, aumentan la posibilidad de que esta proteína desempeñe un papel importante en el desarrollo de la adicción. 

Investigaciones previas han demostrado que el café ayuda a estimular el cuerpo al bloquear receptores que de otra manera se activarían por la adenosina, una sustancia química conocida como adenosina, que tiene efectos depresores. 

Fisone y sus equipo revelaron que el bloqueo de receptores de adenosina desencadena una serie de reacciones químicas, parte de lo cual incluye la activación de la proteína DARPP-32.

Una vez activada, la proteína entonces ayuda a amplificar los efectos de la cafeína en el cuerpo, demostraron los investigadores, lo que permite el efecto estimulante inicial de la cafeína, producido por el bloqueo de los receptores de adenosina, dure por unas cuantas horas. 

En el presente estudio, Fisone y sus colegas desarrollaron sus teorías con base en estudios con ratones, en los que algunos fueron modificados mediante ingeniería genética para no producir DARPP-32.

Cuando estos ratones recibieron cafeína, inicialmente respondieron al estimulante, pero el efecto fue de mucho menor duración que el observado en ratones con cantidades normales de la proteína, estos resultados podrían ayudar a explicar las variaciones en la respuesta de las personas a la cafeína. 

Si subsiguientes estudios encontrarán que existen personas que Naturalmente NO produzcan la proteína DARPP-32, esos individuos podrían resultar más o menos sensibles a la cafeína, y la interacción entre la sustancia y la DARPP-32 podría ser un factor. 

Según el cientifico Fisone, la capacidad de una persona a responder más o menos a la cafeína podría depender de este proceso.

Con el tiempo, los bebedores habituales de café también pueden desarrollar una "tolerancia" para la cafeína, agregó después de lo cual una taza de café les hará menos efecto que a los bebedores primerizos. 

De nuevo, el científico sugirió que DARPP-32 puede desempeñar un papel en este cambio en respuesta a la cafeína con el tiempo.

Además, Fisone observó que la cafeína también bloquea los receptores presentes en un grupo de células nerviosas que intervienen en trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Parkinson. 

La enfermedad de Parkinson está caracterizada por la pérdida de células cerebrales que producen la sustancia química dopamina, lo que da por resultado en una variedad de síntomas físicos como temblor y rigidez.

Otros investigadores han revelado que la cafeína puede hacer más difícil que estas células nerviosas se degeneren, por el hecho de que podría mantener la dopamina mas disponible para el cerebro.

¿Será la cafeína, o su mecanismo de acción, una de las claves en la busqueda de los fármacos a utilizarse para curar el Parkinson? Nos mantendremos alerta a los nuevos descubrimientos de en torno a esta proteína DARPP-32, que llevo al Dr. Paul Greengard a ser galardonado con el premio Nobel de Fisiologia, por su trabajo de 20 años con ella. 

Fuente:
Revista Nature
Revista Science

Wilfredo G. SantaMD 
wsantamd@gmail.com
Noviembre 15, 2006, 8:26 pm 
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