El ARN retrotransposón desencadena la formación de inflamasomas NLRC4: estudio

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Los inflamasomas son enormes complejos multiproteicos dentro de las células que provocan inflamación cuando sienten peligro. Los inflamasomas también pueden hacer sonar la alarma cuando no hay patógenos presentes, lo que contribuye a enfermedades como la esclerosis múltiple. Hay muchos tipos diferentes de inflamasomas, y los mecanismos detrás de cómo se forman algunos de ellos en las llamadas condiciones estériles ha sido un misterio.

En un nuevo artículo publicado el 3 de diciembre en Science Immunology , Jayakrishna Ambati de la Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia y su equipo muestran que el ARN transcrito a partir de un tipo de elemento genético móvil llamado SINE hace que se forme el inflamasoma NLRC4 cuando no hay infección y, por primera vez, revelan un receptor que detecta este ARN rebelde. La inhibición de la activación del inflamasoma NLRC4 en un modelo animal de degeneración macular atrófica (DMAE) previno la degeneración retiniana. 

Este trabajo podría abrir más objetivos terapéuticos para tratar la DMAE seca porque ahora hay hay algunos jugadores más a los que se puede apuntar, dice Yvette Wooff, investigadora de AMD de la Universidad Nacional de Australia en Canberra, que no participó en el estudio. Pero el oftalmólogo e investigador de retina de la Facultad de Medicina de Harvard, Demetrios Vavvas, que tampoco participó en el estudio, advierte que, como cualquier estudio, será necesario replicarlo y validarlo más a fondo por parte de un grupo independiente.

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La investigación sobre los inflamasomas ha aumentado en los últimos años, y los científicos saben que para que se forme un inflamasoma y luego cause inflamación, algo tiene que desencadenarlo. En el caso del inflamasoma NLRC4, durante una infección, las proteínas bacterianas se unen a una proteína llamada NAIP, que recluta y une varias proteínas NLRC4, así como otras proteínas llamadas ASC y pro-caspasa-1. Todos estos componentes juntos forman el inflamasoma NLRC4. Luego, la pro-caspasa-1 se escinde en caspasa-1, lo que provoca la formación y liberación de citoquinas inflamatorias IL-1 e IL-18. Terapias

Pero los investigadores no sabían qué desencadena la formación del inflamasoma NLRC4 cuando no hay fragmentos bacterianos para unirse a NAIP. El laboratorio de Ambatis se ha interesado en la interacción entre los inflamasomas y el ARN SINE (abreviatura de elemento nuclear intercalado corto), que proviene de elementos genéticos móviles conocidos como retrotransposones. Estos SINE solo se transcriben en ARN durante momentos de estrés celular, como una infección o el envejecimiento. Investigaciones anteriores han encontrado que cuando demasiados ARN SINE se encuentran alrededor de la célula, pueden contribuir a enfermedades como el Alzheimer, el lupus eritematoso sistémico, la DMRE, la esclerosis múltiple y la diabetes tipo 2. Los investigadores sabían que estos ARN SINE podrían inducir la actividad del inflamasoma, pero los intentos de identificar sensores de ARN citoplasmático que detecten el ARN SINE y desencadenen la formación de inflamasomas en ausencia de una infección habían resultado en vano.

Ambati, cofundador de la empresa Inflammasome Therapeutics, que está desarrollando un compuesto que bloquea los inflamasomas NLRP3 y NLRC4; Shao-bin Wang, entonces postdoctorado en el laboratorio de Ambati; y sus colegas buscaron proteínas que interactúen con los ARN SINE. Transfectaron células humanas con ARN SINE o un control y purificaron los complejos de ARN SINE que se formaron. Identificaron 12 proteínas mediante cromatografía líquida-espectrometría de masas, cinco de las cuales se sabía que eran proteínas de unión al ARN. Luego, atacaron cada uno con siRNA para ver si sacarlos de servicio amortiguaría la liberación de señales inflamatorias conocidas como citocinas, y solo el siRNA dirigido a una proteína llamada DDX17 redujo la liberación de la citocina IL-1 en las células transfectadas con SINE RNA. La inmunofluorescencia en células humanas mostró grupos de DDX17 y SINE RNA en el citoplasma. El equipo también descubrió que cuando agotaron el DDX17 en las células, bloquearon la activación de la caspasa-1 (que a su vez activa la IL-1) y la liberación de IL-1 por parte de los ARN SINE.

Eso es lo sorprendente, que hay un sensor específico para esta cosa. Ciertamente podría haber sido el caso de que no había un sensor molecular que solo estaba causando cambios estructurales o cambios físicos o cambios en el flujo de iones que resultaron en el ensamblaje de este inflamasoma, dice Ambati.

Los investigadores también determinaron que este tipo de inflamasoma NLRC4 que se forma en condiciones no infecciosas también incluye NLRP3, una proteína generalmente asociada con su propio inflamasoma epónimo. Tanto las proteínas NLRC4 como las NLRP3 son necesarias para formar un inflamasoma NLRC4 activo cuando los ARN SINE desencadenan el complejo. Pero curiosamente, NLRC4 no necesita a su socio normal, NAIP. Además, los investigadores encontraron que cuando DDX17 no estaba disponible, había menos interacción entre las proteínas NLRC4 y NLRP3 en las células transfectadas con ARN SINE. Fue realmente una sorpresa que tuvieras este doble inflamasoma que se estaba formando, dice Ambati.

El equipo también examinó este sistema en modelos de enfermedades. En los glóbulos blancos aislados de personas con lupus activo, los científicos encontraron un aumento en los ARN SINE, el ARNm y la proteína DDX17 y la caspasa-1 activada en comparación con los controles sanos. Utilizando la hibridación in situ con fluorescencia y el ensayo de ligadura de proximidad, también vieron DDX17 citosólico colocalizado con los ARN SINE en estas células. Cuando se dirigieron a DDX17, NLRP3 o NLRC4 con siRNA, los niveles de la citoquina IL-18 cayeron (la IL-1 era indetectable en la mayoría de las muestras).

En experimentos posteriores, los investigadores crearon un modelo de ratón de AMD mediante la inyección de ARN SINE debajo de la retina, lo que provocó la degeneración del epitelio pigmentado de la retina (RPE), un sello distintivo de AMD en ratones de tipo salvaje, pero no en aquellos diseñados para carecer de NLRC4. Derribar DDX17 bloqueó la degeneración del RPE en ratones tratados con SINE RNA.

Si bien dice que los hallazgos son interesantes, Vavvas agrega que la posible implicación para enfermedades como la degeneración macular es limitada, como todos los estudios son limitados. de la naturaleza imperfecta de los modelos animales que tenemos. Señala, por ejemplo, que los ratones no tienen máculas, la parte central de la retina responsable de la visión nítida y la ubicación de AMD. Agrega que otra posible conclusión del estudio es que la proteína quinasa C delta también podría ser un objetivo para este tipo de enfermedad. En este artículo, los investigadores muestran que la proteína quinasa C delta es necesaria para ayudar a formar el inflamasoma NLRC4. 

Sin embargo, aparte del posible impacto terapéutico de los hallazgos, dice Ambati, Ahora que sabemos qué es el sensor, al menos un sensor de retrotransposones SINE, eso abre una nueva intersección entre la biología del ARN y la inmunología.