Relaciones estructura-función de la proteína del surfactante pulmonar SP-Bparticipación en complejos proteicos y en la homeostasis alveolar

Resumen

El surfactante pulmonar es un complejo lipoproteico que estabiliza la superficie respiratoria, disminuyendo la tensión superficial en la interfase aire-líquido y, por tanto, previene el colapso progresivo de los alveolos. Las células alveolares tipo II (ATII) sintetizan y ensamblan los componentes del surfactante pulmonar en cuerpos lamelares. Las proteínas del surfactante, SP-B y SP-C, son cruciales para garantizar la función biofísica óptima del surfactante. La SP-B es la proteína más importante para el mantenimiento de la función respiratoria, aunque su estructura tridimensional no se conoce totalmente. Además de su participación en la función tensioactiva del surfactante, la SP-B está involucrada en otros procesos de la homeostasis del surfactante, como la formación de ensamblados intracelulares y extracelulares de surfactante. El objetivo de la presente Tesis ha sido la caracterización de las relaciones estructura-función de los complejos proteicos nativos presentes en el surfactante pulmonar, en particular aquellos constituidos por SP-B. En primer lugar, a lo largo de esta Tesis ha quedado probado de manera reiterada la existencia de una organización supramolecular de la SP-B en el surfactante pulmonar. Los complejos nativos de SP-B hallados son consistentes con un modelo previo de estructura tridimensional de la SP-B, el cual propone una organización oligomérica formada por 5 o 6 dímeros de SP-B dispuestos en forma de anillo. En segundo lugar, el estudio de transferencia de energía por resonancia Förster con resolución temporal (Time-resolved FRET) ha aportado información cuantitativa sobre la topología de los agregados SP-B/membrana, demostrando que la proteína media contactos entre membranas a través de la interacción de dos oligómeros de SP-B en forma de anillos. Estas interacciones SP-B/SP-B resultarían fundamentales para el empaquetamiento de membranas en los cuerpos lamelares y para la función tensioactiva del surfactante. En tercer lugar, se ha caracterizado el efecto de los complejos proteicos del surfactante en la permeabilidad de membranas a moléculas polares y en la dinámica interfacial del surfactante. El bloqueo selectivo de la SP-B con anticuerpos demuestra que los oligómeros de SP-B son responsables de la generación de poros en membranas del surfactante, que permiten el flujo de moléculas polares y la transferencia de lípidos a través de membranas interconectadas del reservorio de surfactante y entre estas y la monocapa interfacial. Además, la presencia de estos poros formados por SP-B en las membranas de surfactante facilitaría la difusión de iones, oxígeno, y pequeñas moléculas polares. Por otra parte, posibles interacciones SP-B/SP-C parecen modular la estructura de los poros de SP-B en las membranas, manteniendo una adecuada permeabilidad del surfactante nativo. La interacción entre SP-B y SP-C sería crucial para la modulación espacial y temporal de sus actividades, necesarias para la función óptima del surfactante pulmonar. Por último, experimentos de microscopía en cultivos primarios de células ATII de rata han revelado que la SP-B extracelular asociada a membranas induce de manera eficiente la secreción de surfactante pulmonar en estas células. La SP-B activa la ruta de señalización purinérgica P2Y2 que produce un incremento en calcio citoplasmático, el cual en última instancia desencadena la exocitosis de cuerpos lamelares. Los resultados sugieren que la SP-B promueve la secreción de surfactante via liberación de ATP mediada por canales desde las células ATII. La exocitosis de surfactante en células ATII inducida por SP-B supone un elemento de autorregulación del surfactante, asegurando el establecimiento de una red con una densidad apropiada de membranas de surfactante en la interfase alveolar.