Regulación y función de la enzima Acil-CoA Sintetasa 4 involucrada en el control de los niveles de ácido araquidónico intracelular

Abstract

Los niveles intracelulares de ácido araquidónico (AA) son regulados en respuesta a diferentes agonistas en distintos tejidos. El AA es el precursor común de una familia de lípidos con un papel clave en la fisiología y fisiopatología. La actividad biológica de los eicosanoides explica la existencia, en los distintos tipos celulares, de mecanismos apropiados para controlar rigurosamente los niveles de AA libre. Las enzimas ACSL, (Acil-CoA sintetasas de cadena larga), catalizan la síntesis de acil-CoA de ácidos grasos de cadena larga. Un miembro de esta familia es la enzima AcilCoA sintetasa 4 (ACSL4), enzima que tiene preferencia por los ácidos grasos poliinsaturados, en particular por el AA, y un rol importante en el control de los niveles intracelulares de AA libre. En los últimos años se ha estudiado el rol de ACSL4 y su regulación en distintos procesos. En células esteroidogénicas la liberación de AA en la mitocondria involucra la acción conjunta de ACSL4 y una acil-CoA tioesterasa mitocondrial (Acot2), que actúan de forma concertada para regular los niveles intracelulares de AA. Este evento es obligatorio para la inducción de la proteína StAR, necesaria para el transporte de colesterol a la mitocondria. Este proceso es el paso limitante de la síntesis de todas las hormonas esteroides. ACSL4 es regulada por acción hormonal tanto en la fase aguda como crónica de la esteroidogénesis. El cerebro es también un tejido esteroidogénico ya que posee las enzimas requeridas para producir esteroides (neuroesteroides) a partir de colesterol. Los mecanismos que operan en la regulación de la producción de esteroides en sistemas esteroidogénicos clásicos están bien caracterizados, en contraste con lo descripto respecto a la producción de neuroesteroides. Dado que ACSL4 se expresa en sistema nervioso, en este trabajo se estudia su rol en células neuroesteroidogénicas. El AA juega un rol importante en cáncer de colon, hígado, próstata y mama. En tumores cáncer de mama triple negativos se detecta una mayor expresión de ACSL4 respecto de los tejidos normales. ACSL4 confiere mayor agresividad tumoral, incrementando la migración, proliferación e invasión celular, mediante un mecanismo que involucra un aumento de la producción de eicosanoides. Además, se ha descripto que un incremento en la expresión de ACSL4 disminuye la expresión del receptor de estrógenos α (ER), promoviendo la resistencia al tamoxifeno. En este trabajo hemos estudiado un aspecto poco caracterizado respecto a ACSL4, como los mecanismos transcripcionales que actúan sobre la regulación de los niveles de ACSL4 en los distintos modelos de cáncer de mama humano. El rol de ACSL4 en la regulación de los niveles intracelulares de AA señala la importancia de completar la caracterización molecular y funcional de esta enzima. El objetivo general de este trabajo de tesis fue analizar aspectos regulatorios y funcionales de ACSL4 en diferentes modelos. Para responder a este objetivo, mediante técnicas de biología molecular se clonó el promotor humano de ACSL4 y se caracterizó funcionalmente en líneas de cáncer de mama de diferente agresividad. Además, se evaluó la regulación de la expresión y función de ACSL4 en modelos neuroesteroidogénicos. Se analizó la regulación transcripcional de ACSL4 en líneas de cáncer de mama de diferente agresividad. La actividad del promotor resultó ser mayor en líneas de cáncer de mama triple negativas con respecto a líneas de baja agresividad. Se demostró por primera vez que el factor de transcripción Estrogen Related Receptor Alpha (ERRα) está implicado en la regulación diferencial del promotor en líneas de cáncer de mama, siendo al menos en parte responsable de la sobreexpresión de esta enzima en líneas triple negativas. El extremo 3´ del promotor sería esencial para que ERRα pueda ejercer su acción. Se demostró que la inhibición de ACSL4 y ERRα produce un efecto sinérgico sobre la proliferación de células triple negativas. Estos resultados refuerzan la hipótesis de que ambas moléculas estarían involucradas en el desarrollo del fenotipo agresivo. Los resultados obtenidos también indican que el ER ejercería una regulación negativa sobre la expresión de ACSL4 en células de cáncer de mama. ERRα y ER participarían en la regulación de la expresión diferencial de esta enzima en los distintos modelos de cáncer de mama y explicarían, en parte, su sobreexpresión en tumores triple negativos. Otros hallazgos de este trabajo sugieren la participación de los factores de transcripción RORα, Sp1 y la familia E2F en la regulación del promotor humano de ACSL4. Para analizar la regulación y función de ACSL4 en modelos neuroesteroidogénicos se empleó como modelo cultivos primarios de astrocitos de rata. Se demostró un incremento de la expresión de ACSL4 por un mecanismo dependiente de AMPc. Como ocurre en sistemas esteroidogénicos clásicos, comprobamos que esta enzima está implicada en la regulación de la expresión de StAR y en la producción de hormonas esteroides mediada por AMPc. Por otro lado, se demostró que ACSL4 participa también en la migración y proliferación de células neuroesteroidogénicas. En síntesis, los resultados obtenidos en este trabajo de tesis aportan conocimientos sobre la regulación y función de ACSL4. Los estudios realizados en el modelo neuroesteroidogénico amplían los conocimientos del rol de esta enzima en la esteroidogénesis y en las funciones que cumple en células de la glía. Los resultados obtenidos en el modelo de cáncer de mama aportan conocimientos que sustentan las bases para abordar, en un futuro, el estudio de ACSL4 y ERRα como nuevos blancos terapéuticos para el desarrollo de tratamientos en la terapia del cáncer de mama altamente agresivo.