Lipoxidación de vimentina y su interacción con zinc

Resumen

La vimentina es una proteína perteneciente a la familia de filamentos intermedios de tipo III. Se localiza principalmente en fibroblastos, participa en diversas funciones celulares y está involucrada en diversas enfermedades. La vimentina forma una trama muy dinámica de filamentos citoplásmicos, que se modifica antes diversos estímulos. La vimentina actúa como sensor electrofílico y puede ser modulada por cationes divalentes. Estudios previos han revelado que la vimentina se une a zinc in vitro y que su función es regulada por la disponibilidad de zinc en células. La modificación del único residuo de cisteína de la vimentina, la cisteína 328, C328, es crucial para el ensamblaje y la morfología de los filamentos en respuesta a agentes electrófilos. Además, la mutación de C328 altera el ensamblaje de los filamentos de vimentina o sus propiedades en modelos celulares. Sin embargo, poco se sabe sobre los mecanismos y las consecuencias de dichas modificaciones y la interacción de vimentina con zinc. Por tanto, en este trabajo caracterizó la vimentina como diana de lipoxidación y exploró su interacción con el zinc, prestando especial atención a la C328. Empleamos ensayos in vitro para estudiar la oligomerización de vimentina y su alteración por diferentes agentes electrofílicos. Previamente eliminamos el quelante EDTA tras la reconstitución de la proteína mediante ultrafiltración y diálisis. La eliminación de este quelante se controló tanto con un ensayo colorimétrico, utilizando el compuesto capaz de unir zinc, PAR, como mediante RMN, aprovechando la capacidad del EDTA para formar complejos con zinc. Los ensayos in vitro han demostrado que la vimentina es susceptible de modificación covalente por diversos compuestos. Las propiedades estructurales y químicas de los oxidantes y lípidos electrofílicos influyen notablemente en el resultado de la modificación, que incluyen alteraciones morfológicas, agregación, aumento del diámetro del filamento, heterogeneidad o asociación lateral de los filamentos. Se ha observado que tanto el mutante vimentina C328S, como los filamentos previamente ensamblados presentan una respuesta atenuada a los compuestos electrófilos. Estas observaciones resaltan la importancia del residuo de cisteína y del estado de polimerización de la proteína en respuesta a estos estímulos. En células, la presencia del residuo de cisteína y el intercambio dinámico de subunidades entre vimentina polimerizada y no polimerizada parecen ser cruciales para la reorganización de los filamentos inducida por estímulos oxidativos. De hecho, el crosslinking de cisteína y la inhibición de la fosforilación oxidativa mitocondrial protegen los filamentos de la fragmentación provocada por diamida. Curiosamente, la lipoxidación de la vimentina también puede ser modulada por otros factores, como por ejemplo los niveles de las defensas antioxidantes y de ciertos cationes divalentes. De hecho, los resultados indican que el zinc se coordina con la forma tiolato de la C328, y puede prevenir la modificación in vitro de la vimentina por varios agentes electrófilos y crosslinkers de cisteínas. Además, concentraciones micromolares de zinc pueden promover la oligomerización de vimentina e inducir cambios morfológicos en la organización de la proteína, que varian según el soporte utilizado. En células, el zinc parece tener un papel protector contra la alteración de la red de filamentos de vimentina inducida por varios agentes electrófilos. En conjunto, los resultados identifican la vimentina como diana de varios compuestos electrófilos y resaltan la presencia de la C328 y la dinámica de los filamentos como factores críticos para la alteración de la trama de filamentos inducida por estos agentes. Además, la interacción entre vimentina y zinc tiene un fuerte impacto en la organización de esta proteína y modula su respuesta frente a la lipoxidación.