Un equipo de la Universidad de Barcelona (UB) y del Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi i Sunyer (IDIBAPS) ha identificado un mecanismo implicado en el movimiento del colesterol dentro de las células. La investigación, publicada en el Journal of Cell Biology, muestra cómo la proteína SNX13 tiene un papel clave a la hora de transportar este lípido fuera de los lisosomas, los orgánulos encargados de la digestión celular. Estos resultados podrían tener implicaciones en el futuro desarrollo de tratamientos contra patologías causadas por disfunciones en el transporte del colesterol intracelular, como la enfermedad de Niemann-Pick tipo C.
En el estudio participan los investigadores de la UB y del IDIBAPS Albert Lu, primer autor del artículo, y Carles Enrich, jefe del grupo Endocitosis y tráfico intracelular de proteínas y colesterol, junto con investigadores de la Universidad de Stanford.
Los efectos nocivos del desequilibrio en los niveles de colesterol
La mayor parte del colesterol que las células utilizan proviene de su exterior y llega a los lisosomas, en los que se distribuye a diferentes compartimentos intracelulares. Sin embargo, todavía hay muchas preguntas pendientes relacionadas con los eventos moleculares precisos que regulan la salida del colesterol de este orgánulo y su posterior transporte hacia la membrana y el retículo endoplasmático de las células. El objetivo de esta investigación ha sido estudiar el mecanismo gracias al cual el colesterol sale de los lisosomas. “Este proceso requiere la acción coordinada de los transportadores NPC1 y NPC2, que junto con el lípido lisosómico bis-(monoacilglicerol)-fosfato (BMP) movilizan y exportan el colesterol libre”, explica Enrich.
La regulación del tráfico intracelular de colesterol y de la cantidad que reciben los diferentes orgánulos celulares es muy importante para el equilibrio —u homeostasis— del colesterol dentro de la célula. Errores o disfunciones en su transporte provocan un desajuste que causa trastornos como la enfermedad de Niemann-Pick tipo C. Se trata de una enfermedad, actualmente sin cuidado, producida por mutaciones en los transportadores de colesterol lisosómicos NPC1 y NPC2. Esto impide metabolizar el colesterol y otras grasas con normalidad, lo que afecta gravemente al hígado, el bazo y el cerebro.
Cribado genético de tipo CRISPR/Cas9 en todo el genoma
Para identificar reguladores del equilibrio del colesterol, los investigadores realizaron cribados genéticos de tipo CRISPR/Cas9 en todo el genoma. Esta metodología permite interrogar, de forma masiva y paralela, todo el genoma humano respecto a un proceso biológico concreto, procedimiento que genera una gran cantidad de datos. En este estudio, el cribado se aplicó en condiciones normales, pero también bloqueando la proteína NPC1, con el propósito de identificar los componentes celulares que pueden exportar el colesterol de manera paralela a este transportador.
Esta estrategia permitió descubrir genes que, cuando se eliminan, alteran los niveles intracelulares del colesterol o del BMP. ”Nuestros cribados genéticos identificaron un elevado número de genes implicados en la regulación metabólica del colesterol y el BMP, cuyo papel no se conocía en este contexto. Además, confirmamos una estrecha correlación y regulación entre los niveles de estos dos lípidos”, destaca Lu.
Una de las moléculas implicadas en este proceso es el SNX13, una proteína del retículo endoplasmático que regula negativamente la salida del colesterol de los lisosomas hacia la membrana plasmática y, así, disminuye la cantidad de este lípido. “En ausencia de la función del NPC1, la reducción del SNX13 provocó una redistribución del colesterol lisosómico hacia la membrana plasmática, lo que indica que el SNX13 podría ser un regulador importante en esta vía de transporte del colesterol”, explica Lu.
Imagen de microscopía confocal en la que se pueden observar la proteína SNX13 (color verde) en regiones del retículo endoplasmático que establecen contactos con gotas lipídicas (colorazul) y lisosomas en las que está presente el lípido BMP (color rojo).
Una visión inesperada de los mecanismos de regulación
Estos resultados proporcionan una visión inesperada de la regulación de estos lípidos, ya que existen pocos mecanismos alternativos –y en la mayor parte de los casos son desconocidos– que permitan la salida del colesterol cuando el transportador NPC1 está inhibido o ha mutado. “Nosotros ya describimos recientemente una vía alternativa regulada por la anexina A6, y con este nuevo trabajo aportamos nuevas evidencias que indican que paralelamente al NPC1 puede haber rutas alternativas de salida del colesterol lisosómico”, subraya Enrich.
El descubrimiento de moléculas capaces de revertir los efectos causados por la disfunción del NPC1, como es el caso del SNX13, podría suponer la existencia de “futuras dianas terapéuticas en el tratamiento de la enfermedad de Niemann-Pick de tipo C, puesto que un mejor conocimiento de las moléculas que participan en el contacto entre orgánulos puede permitir la manipulación del transporte de lípidos e iones, así como restablecer la homeostasis celular”, concluyen los investigadores.
Artículo de referencia:
Lu, A.; Hsieh, F.; Sharma, B. R.; Vaughn, S. R.; Enrich, C.; i Pfeffer S. R. CRISPR screens for lipid regulators reveal a role for ER-bound SNX13 in lysosomal cholesterol export. Journal of Cell Biology, desembre de 2021. Doi: https://doi.org/10.1083/jcb.202105060
