Estudio de la regulación dependiente de actividad del tráfico intracelular del transportador de glutamato GLT-1

Resumen

El glutamato es el principal neurotransmisor excitador del sistema nervioso central e interviene en procesos tan importantes como la cognición, la memoria y el aprendizaje. El transportador GLT-1 es el responsable de la recaptura de más del 90% del glutamato en el cerebro anterior, modulando la transmisión glutamatérgica y evitando de esta manera sus efectos excitotóxicos. La concentración de GLT-1 en la membrana plasmática está controlada por diferentes vías de señalización que resultan en modificaciones postraduccionales del transportador (fosforilación, ubiquitinación y otras). En este sentido, estudios recientes de nuestro laboratorio han demostrado que la ubiquitinacion del transportador por la acción de la ubiquitina ligasa Nedd4-2 desencadena la endocitosis de GLT-1 tras la activación de la Proteína quinasa C. En diversas enfermedades neurológicas se producen procesos de excitotoxicidad iniciados por la exposición de las neuronas a niveles elevados de glutamato extracelular, los cuales se han visto relacionados con alteraciones en la funcionalidad de GLT-1. En el presente trabajo hemos demostrado que la concentración del transportador GLT-1 en la superficie celular es regulada por la actividad catalítica del mismo. Mediante estudios en sistemas de expresión heterólogos y en cultivos primarios de corteza cerebral hemos observado un aumento en la internalización del transportador en respuesta a sustratos transportables de GLT-1, un proceso que es anulado en presencia de un inhibidor no transportable. La actividad continuada de GLT-1 provoca la despolarización de la membrana plasmática, la entrada de calcio a través del intercambiador NCX y, como consecuencia, la activación de las enzimas CamKII y AMPK, seguidas de la internalización del transportador. El análisis en profundidad del mecanismo de endocitosis reveló que la internalización de GLT-1 iniciada por glutamato también está asociada a la ubiquitinación del transportador por Nedd4-2. Puesto que GLT-1 no presenta las secuencias consenso (PPXY) necesarias para la unión a Nedd4-2, investigamos la posibilidad de que el reclutamiento de la ubiquitina ligasa se realizara a través de proteínas adaptadoras. En concreto, hemos identificado a β-arrestina-1 como una proteína clave en la interacción entre GLT-1 y Nedd4-2 inducida por glutamato. Además, las α-arrestinas podrían estar jugando un papel importante en la interacción entre Nedd4-2 y la β-arrestinas. En resumen, los resultados de este estudio ponen en evidencia un nuevo mecanismo de regulación de GLT-1 dependiente de su actividad, el cual podría ser relevante en el control de los niveles de transportador en la superficie celular en situaciones excitotóxicas, como la isquemia o lesiones cerebrales, donde la concentración de glutamato extracelular se encuentra persistentemente elevada.