Una nueva investigación revela cómo una poliamina natural, la espermidina, modifica RIPK1 para bloquear la inflamación y el daño metabólico, abriendo la puerta a tratamientos innovadores para la diabetes.
Crédito de la imagen: Ti_A/Shutterstock
En un estudio reciente publicado en la revista Biología celular naturalLos investigadores investigaron cómo la modificación postraduccional mediada por la N-acetiltransferasa (NAT), la acetilhipusinación, regula la sensibilidad a la insulina y la necroptosis.
La diabetes tipo 2 (DT2) es un importante problema de salud mundial, con más de 537 millones de adultos afectados. Los enfoques actuales para el tratamiento de la diabetes tipo 2 se centran principalmente en la regulación de la hiperglucemia, que se cree que está implicada en el daño progresivo a los tejidos y órganos observado en las etapas finales de la diabetes tipo 2. Sin embargo, los mecanismos que subyacen a la aparición y progresión de la DM2 no se conocen bien.
Se ha informado que el gen que codifica la NAT2 humana (hNAT2), un ortólogo de la Nat1 murina (mNAT1), media la sensibilidad a la insulina. hNAT2 y mNAT1 sirven como arilamina N-acetiltransferasas en el metabolismo xenobiótico de moléculas exógenas, como aminas alifáticas y ciertos fármacos. Estudios recientes indican que NAT2 acetila aminas alifáticas endógenas, como la espermidina y la putrescina.
La espermidina es una poliamina natural presente en las células cuya acetilhipusinación postraduccional regula proteínas clave como la serina/treonina-proteína quinasa 1 (RIPK1) que interactúa con el receptor. Se han informado reducciones en los niveles de espermidina relacionadas con la edad en humanos y ratones, y se ha sugerido que su suplementación retarda el envejecimiento y promueve la salud. La espermidina participa en la hipusinación, una modificación postraduccional. El factor de iniciación de la traducción eucariota 5A (eIF5A) es el único sustrato que se sabe que se modifica mediante hipusinación.
El estudio y los resultados.
En el estudio actual, los investigadores exploraron cómo hNAT2 y mNAT1 regulan la sensibilidad a la insulina y la necroptosis. Primero, cuantificaron la espermina, la putrescina y la espermidina y sus formas acetiladas en fibroblastos embrionarios de ratón (MEF) knockout para Nat1 (KO) y de tipo salvaje (WT). Los niveles de espermidina endógena en los MEF WT fueron aproximadamente 600 µM, pero fueron significativamente más bajos en los MEF Nat1 KO.
Además, los MEF Nat1 KO tenían niveles más bajos de formas acetiladas que los MEF WT y mostraron una mayor sensibilidad a la necroptosis y apoptosis (RDA) dependiente de la proteína quinasa 1 (RIPK1) que interactúa con serina / treonina con los receptores. Sin embargo, el tratamiento con espermidina resultó en una reducción dependiente de la dosis en la activación de RIPK1 en los MEF WT y Nat1 KO.
Por el contrario, el tratamiento con putrescina no afectó la necroptosis ni la dosis diaria recomendada. A continuación, el equipo sintetizó una sonda de alquino-espermidina y trató los MEF WT y los MEF KO de desoxihipusina sintasa (Dhps) con esta sonda. Utilizando química de clic, el equipo identificó 1.895 proteínas modificadas con espermidina, incluidas RIPK1 y eIF5A, y validó estas modificaciones mediante espectrometría de masas.
Además, se extrajeron proteínas hipusinadas marcadas con biotina utilizando sondas de estreptavidina y se cuantificaron los péptidos digeridos con tripsina. En particular, RIPK1 mostró un mayor enriquecimiento que eIF5A, lo que sugiere un nuevo papel de la acetilhipusinación en la modulación de la actividad de RIPK1.
A continuación, el equipo utilizó espectrometría de masas para investigar posibles sitios de hipusinación en RIPK1 en Nat1 KO y WT MEF. Esto identificó un sitio de acetilhipusinación (K140), ac-hyp-K140, en el dominio quinasa y sitios de hipusinación en los dominios quinasa (K226) e intermedio (K550). Los investigadores se centraron en el sitio K140, dado que ac-hyp-K140 se redujo nueve veces en los MEF Nat1 KO en comparación con los MEF WT.
Además, se generaron ratones preparados para KO condicional para determinar si las reducciones de espermidina contribuyen a la resistencia a la insulina en ratones con deficiencia de Nat1. Los investigadores observaron niveles más bajos de ac-hyp-K140 en RIPK1 en el páncreas de ratones con deleción de Nat1 inducida por tamoxifeno; Los niveles de espermidina en el páncreas también se redujeron en comparación con los ratones WT.
Además, se observó hipertrofia de adipocitos (asociada con resistencia a la insulina y obesidad) después de la eliminación de Nat1. Sin embargo, esto no se observó en ratones con RIPK1 genéticamente inactivado, lo que destaca el papel de RIPK1 en la mediación de estos defectos metabólicos. A continuación, los investigadores estudiaron la patología vascular inducida por la pérdida de Nat1 específica del endotelio.
La pérdida endotelial de Nat1 en ratones comprometió la integridad vascular de la sangre pancreática. Los páncreas también mostraron una fuerte inflamación. Curiosamente, estos efectos fueron abolidos por la eliminación de RIPK1, lo que sugiere su papel central en la mediación de la lesión vascular. Además, el equipo observó fuga vascular renal en ratones con deleción de Nat1; de manera similar, esta fuga vascular fue suprimida por la inactivación de RIPK1.
Finalmente, el equipo estimó los niveles de poliaminas en muestras de tejido vascular de pacientes con y sin diabetes tipo 2. Los niveles de espermidina se redujeron significativamente en los tejidos vasculares de pacientes con DM2 en comparación con aquellos sin DM2. Además, los pacientes con nefropatía diabética mostraron activación de RIPK1 en muestras de biopsia de riñón; sin embargo, no se observó activación de RIPK1 en pacientes con nefropatía no diabética.
Conclusiones
En conjunto, los resultados sugieren un papel funcional de la inflamación y la apoptosis mediadas por RIPK1 en la patología vascular para promover la lesión del tejido diabético en etapa tardía. La fuga microvascular puede promover la inflamación dependiente de RIPK1, que, a su vez, induce resistencia a la insulina y obesidad. Como la activación de RIPK1 induce varias citocinas proinflamatorias, su inhibición podría ser una estrategia terapéutica prometedora para aliviar las complicaciones metabólicas y vasculares de la diabetes tipo 2.
