Papel de las proteinas DLK y los receptores NOTCH en abiogénesis y osteogénesis

Autor: Rodríguez Cano, María Milagros
Rok vydání: 2022
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Zdroj: RUIdeRA. Repositorio Institucional de la UCLM
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Popis: Las células madre mesenquimáticas son células multipotentes capaces de diferenciar a osteoblastos, a adipocitos y a condrocitos tras recibir los estímulos extracelulares adecuados para inducir cada proceso de diferenciación. Gracias a su capacidad de expansión y diferenciación en distintos tipos celulares, estas células son empleadas en el campo de la ingeniería de tejidos para su uso potencial en el tratamiento de enfermedades. La diferenciación de estas células está modulada por factores de transcripción que incluyen los pertenecientes a las familias PPAR y C/EBP, en adipogénesis, y RUNX2 y OSX, en osteogénesis. Además, varias rutas de señalización interconectadas modulan la expresión de los marcadores de diferenciación propios de cada etapa y permiten que, finalmente, las células adquieran las características morfológicas y bioquímicas propias de una célula diferenciada madura. Asimismo, varios estudios sugieren que adipogénesis y osteogénesis son procesos de diferenciación mutuamente excluyentes, de manera que las rutas de señalización que favorecen la formación de adipocitos deberían inhibirse cuando las células comienzan su transformación a osteoblastos y viceversa. En este trabajo, hemos estudiado la función de los receptores NOTCH y de las proteínas DLK1 y DLK2, dos ligandos no canónicos inhibitorios de los receptores NOTCH, en la diferenciación adipogénica y osteogénica de la línea celular C3H10T1/2. Igualmente, hemos estudiado la posible interacción de la ruta de NOTCH con otras rutas de señalización que regulan estos procesos de diferenciación celular. Para ello, generamos transfectantes estables que sobreexpresan o tienen disminuida la expresión de las proteínas DLK, o que sobrexpresan cada uno de los receptores NOTCH. El análisis detallado de los niveles de expresión de estas proteínas y de algunos genes diana de los receptores NOTCH en cada uno de estos transfectantes, reveló que la variación en la expresión de cualquiera de estas proteínas modifica los niveles de expresión de las demás. Esto indica que existen complejos bucles de retroalimentación que interconectan la expresión de las proteínas DLK, de los receptores NOTCH y la de los genes diana de estos. Por un lado, hemos comprobado el efecto de la sobreexpresión de las proteínas DLK o de los receptores NOTCH sobre la diferenciación adipogénica. Los resultados indican que la sobreexpresión de las proteínas DLK, tanto las variantes transmembrana como solubles, y de cada uno de los receptores NOTCH, favorece este proceso de diferenciación cuando es inducido por los estímulos extracelulares adecuados. Además, hemos observado que estas proteínas también modulan la diferenciación hacia la adquisición de un fenotipo maduro blanco o marrón de los adipocitos, de manera que la sobreexpresión de los receptores NOTCH, especialmente la del receptor NOTCH3, y la de las proteínas DLK, conduce a la adquisición de un fenotipo de adipocito marrón. Por otro lado, hemos analizado el efecto de la sobreexpresión o del descenso de expresión de las proteínas DLK sobre la diferenciación osteogénica. Los resultados obtenidos apoyan las evidencias conseguidas hasta ahora, que sugieren que la proteína DLK1 se comporta como un inhibidor de la diferenciación osteogénica; por el contrario, su descenso de expresión favorece la osteogénesis. En estos estudios, revelamos por primera vez que, de manera contraria a DLK1, la proteína DLK2 potencia la diferenciación osteogénica, mientras que el descenso en su expresión no desempeña un papel decisivo en este proceso. Por otra parte, el análisis de los niveles de expresión de los genes Notch durante la diferenciación osteogénica sugiere que los receptores NOTCH3 y NOTCH4 podrían favorecer la osteogénesis, ya que su expresión aumenta durante este proceso, mientras que el receptor NOTCH1 podría comportarse como un inhibidor, puesto que su expresión disminuye. Además, el tratamiento con DAPT, un inhibidor de la ruta de señalización de los receptores NOTCH, durante la diferenciación osteogénica conduce a la inhibición de la osteogénesis, lo que añade evidencia adicional al relevante papel que esta ruta de señalización desempeña en este proceso. Finalmente, también hemos comprobado que la ruta de señalización de la ERK1/2 MAPK está implicada en la diferenciación osteogénica de las células C3H10T1/2 y que sus niveles de fosforilación se incrementan cuando disminuye la expresión de la proteína DLK1 o se sobreexpresa la proteína DLK2, mientras que altos niveles de la proteína DLK1 o bajos niveles de la proteína DLK2 impiden su activación. También hemos observado, de forma preliminar, que la ruta de señalización de la cinasa PI3K/AKT no está implicada en la diferenciación osteogénica de las células C3H10T1/2 y que sus niveles de activación no se ven afectados por la variación en los niveles de expresión de la proteína DLK1. Los resultados obtenidos aportan nuevos e interesantes datos acerca del papel de estas proteínas en el desarrollo de la diferenciación adipogénica y osteogénica. Estos resultados también nos muestran que altos niveles de expresión de la proteína DLK1 y del receptor NOTCH1, que favorecen la adipogénesis, podrían impedir la osteogénesis, lo que apoya la hipótesis ya mencionada de que estos dos procesos de diferenciación son mutuamente excluyentes. La modulación de la señal de los receptores NOTCH por medio de las proteínas DLK que, en el caso de la adipogénesis, parecen inhibir la formación de adipocitos blancos y favorecer la aparición de adipocitos beis o marrones, y que, en el caso de la osteogénesis, parecen implicadas en la adecuada formación de tejido óseo, podría permitir en el futuro el desarrollo de estrategias terapéuticas prometedoras para el tratamiento de enfermedades como la obesidad, la diabetes de tipo 2 asociada a la obesidad o la osteoporosis.
Databáze: OpenAIRE
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