Control del metabolismo del glicogen muscular l'hepàtic per les subunitats reguladores de la proteina fosfatasa 1 d'encoratge a glicogen

Resumen

La proteína fosfatasa 1 (PP1) actúa conjuntamente con subunidades reguladoras de anclaje a glucógeno, activando glucógeno sintasa (GS) y inactivando (GF). Las subunidades se denominan: GL (PPP1R3A), GM (PPP1R3B), PTG (PPP1R3C), R6 (PPP1R3D) y 3E (PPP1R3E). Se ha demostrado la relación entre estas subunidades y la aparición de diabetes tipo 2 asociada al envejecimiento. El envejecimiento es uno de los factores que incrementa la susceptibilidad de los individuos a padecer diabetes tipo 2 y la restricción calórica (RC) es capaz de evitarlo en roedores. En este estudio se han medido los niveles de expresión de las subunidades GL, GM, PTG y R6 en biopsias musculares humanas y en miotubos humanos en cultivo y se ha analizado el efecto de las subunidades GL, GM y R6 en miotubos humanos en cultivo y GL en células de origen hepático HepG2, así como GF, sobrexpresándolas mediante transducción con adenovirus recombinantes, y se ha estudiado su efecto en el metabolismo del glucógeno y la glucosa. También se ha analizado de qué manera afectan el envejecimiento y la dieta a las enzimas GS y GF y a las subunidades GM y PTG en músculo esquelético de rata. Los resultados muestran que la expresión relativa del gen de GL (PPP1R3B) se mantiene en el músculo humano cultivado en comparación con el tejido de biopsia, mientras que la expresión del gen de PTG (PPP1R3C) y R6 (PPP1R3D) disminuye moderadamente y la de GM (PPP1R3A), la subunidad específica de músculo, lo hace de manera muy marcada. La expresión de los genes de estas subunidades no está regulada por glucosa ni insulina en células musculares en cultivo. GL activa GS, en células musculares humanas cultivadas, independientemente de la concentración de glucosa-glucógeno inicial sin modificar el estado de fosforilación de PKB/Akt o GSK-3 y no tiene efectos sobre GF. GL causa en células musculares humanas cultivadas un incremento saturable de la síntesis de glucógeno a largo plazo, que es independiente de la concentración de glucosa en el medio y adicional con el de la insulina. GF muscular es un inhibidor del efecto activador de GL sobre GS en células musculares humanas en cultivo y células HepG2. La fosforilación de la serina 14 es necesaria para ejercer este efecto en células HepG2. El fragmento del extremo C-terminal de GL no es necesario para la activación de la GS ni para la estimulación de la glucogénesis en células HepG2, pero sí para la inhibición por GF de la actividad sintasa-fosfatasa de GL.GL inhibe la actividad glucogenolítica de GF muscular en células HepG2 y, para ello, es necesario el fragmento C-terminal de GL. R6 activa GS en células musculares humanas cultivadas en función de la concentración de glucosa-glucógeno inicial y no tiene efectos sobre GF. Los niveles de actividad GS están disminuidos en los músculos soleus y tibialis de ratas envejecidas mantenidas bajo dieta normal. La pérdida de actividad se debe a una reducción en el contenido de proteína y no en el nivel de mRNA de la GS muscular. Los niveles de actividad GF están reducidos en los músculos soleus y no cambian en músculo tibialis de ratas envejecidas mantenidas en dieta normal. La bajada en la actividad de GF en soleus es debida a una reducción en la actividad específica y no en el nivel de mRNA de GF muscular. La relación de actividad GS y el contenido de mRNA-proteína PTG están reducidos en ratas viejas en ambos tipos de músculo. La relación de actividad GF está reducida en tibialis únicamente. La alimentación con RC no afecta los niveles de actividad-proteína de GS ni GF en soleus o tibialis de ratas jóvenes, mientras que el contenido de glucógeno se ve disminuido en ambos tipos de músculo. La alimentación con RC en ratas envejecidas evita la reducción de la actividad-proteína GS, incrementa el contenido de mRNA-proteína PTG, activa la GS y la glucogénesis, más en soleus que en tibialis. El ayuno no tiene el mismo efecto que la RC.