Nuevo interactoma de la proteína Gq y su implicación en la homeostasis vascular

Resumen

La señalización mediada por receptores acoplados a proteínas G (GPCR) integra interacciones específicas entre proteínas G activadas y numerosos efectores celulares. Numerosos GPCR están acoplados a proteínas Gαq, que presenta un complejo interactoma con proteínas señalizadoras. Además de la región implicada en la interacción con efectores canónicos como PLCβ, nuestro grupo ha descrito que Gαq presenta una región (denominada “PB1-like”) capaz de interaccionar con proteínas que presentan dominios PB1 tales como PKCζ y p62, que actúan como nuevos efectores. La mutación de residuos específicos en esa región de Gαq (Gαq-E234A/ E245A, denominado mutante Gαq-EEAA), disminuye marcadamente su capacidad de interaccionar con estas proteínas. Con el fin de explorar el papel del interactoma dependiente de la región de interacción de Gαq con proteínas con dominios PB1 en contextos fisiológicos, en esta tesis doctoral hemos generado ratones “knock-in” que expresan o bien la proteína HA-Gαq funcionalmente íntegra (ratones Gαq wt KI) o el mutante HA-Gαq-EEAA deficiente en la interacción con dominios PB1 (ratones Gαq-PB1 mut KI), y comparado diversos fenotipos vasculares en comparación con animales con deleción condicionada de Gαq en endotelio (EC-Gαq KO). Nuestros datos muestran que los animales Gαq-PB1 mut KI presentan una hemostasia alterada en respuesta al daño vascular, con unos patrones de sangrado aumentados. Por otra parte, la región de interacción con dominios PB1 de Gαq es esencial para la función endotelial. Los animales Gαq-PB1 mut KI muestran una notable reducción de la permeabilidad vascular estimulada por GPCRs acoplados a Gαq/11. Además, los animales sin Gαq en células endoteliales (EC-Gαq KO) y los ratones Gαq-PB1 mut KI presentan una reducción en la permeabilidad vascular y daño agudo pulmonar inducido por estímulos proinflamatorios. Finalmente, la expresión de HA-Gαq-EEAA provoca en los ratones problemas de fertilidad y la aparición de prolapsos rectales. Además, en esta tesis se ha profundizado en el papel de Gαq en la formación de complejos multimoleculares Gαq/p62/mTOR/Raptor. En condiciones óptimas de nutrientes se favorece la interacción entre Gαq y p62, mediante sus respectivos dominios PB1, contribuyendo así a la activación de mTORC1 y a la preservación de niveles bajos de autofagia homeostática. Por otro lado, nuestros resultados permiten proponer a Gαq como un regulador relevante de la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) y de la respuesta antioxidante orquestada por la vía Nrf2. La ausencia de Gαq/11 en fibroblastos embrionarios de ratón o la expresión knock-in de manera estable del mutante de interacción con dominios PB1 incrementa los niveles de ROS y una respuesta exacerbada de la vía Nrf2. Finalmente, hemos identificado a la proteína Keap1, importante modulador de Nrf2, como parte del nuevo interactoma de Gαq, en un proceso que implica tanto el dominio de interacción con proteínas con domjnos PB1 como de una nueva región homóloga al motivo KIR presente en p62. En resumen, nuestros resultados abren la puerta a explorar el papel de Gαq en la modulación de las respuestas antioxidantes mediadas por Nrf2, así como la inhibición de Gαq y/o de su interacción con proteínas con dominios PB1 como estrategia terapéutica en contextos de disfunción endotelial