Estudio del mecanismo de translocación núcleo-citoplasma de la glucokinasa mediante la caracterización funcional de mutaciones asociadas a hiperglucemia familiar MODY2

Abstract

La glucokinasa es considerada una potencial diana terapéutica para el tratamiento de la diabetes, por ello es fundamental esclarecer los mecanismos de regulación que modulan su actividad. Esta enzima, como otras hexokinasas, cataliza la fosforilación de glucosa a glucosa 6-fosfato. Sin embargo, sus características cinéticas y reguladoras exclusivas hacen de ella un sensor de glucosa óptimo en las células donde se expresa. En los hepatocitos modula el metabolismo de la glucosa y en las células ß-pancreáticas acopla la secreción de insulina a cambios en la glucemia. La función de la glucokinasa es clave para mantener la homeostasis de glucosa. Mutaciones activadoras causan hipoglucemia por hiperinsulinismo. Por el contrario, mutaciones homocigotas inactivantes producen diabetes neonatal, mientras que en heterocigosis causan hiperglucemia familiar MODY2. Dado que mas del 99% del contenido total de la enzima se encuentra en el hígado, el objetivo principal de este trabajo ha sido el de analizar los mecanismos moleculares de translocación núcleo-citoplasma de la enzima, la cual constituye una de las principales formas de su regulación en los hepatocitos. Durante el ayuno, la proteína reguladora de la glucokinasa (GKRP) se une a la enzima, la inhibe y la transloca al núcleo. Tras la ingesta, el heterodímero se disocia y la glucokinasa es translocada al citoplasma gracias a una señal de exportación nuclear (NES) presente en la enzima. A partir del análisis funcional sistemático de un grupo de mutaciones MODY2, hemos encontrado que mutaciones en residuos ubicados en la región bisagra o en la hélice ¿8 pueden afectar a la distribución núcleo-citoplásmica de la enzima. Mutaciones en la región bisagra impiden la interacción glucokinasa-GKRP y su entrada al núcleo. Mutaciones en la hélice ¿8 alteran la actividad de la NES, siendo los efectos causados dependientes de la naturaleza de la mutación y de su posición en el consenso.