Analizan la Estructura y Función de las Timosinas

• AUTOR : Hannappel E, Huff T
• TITULO ORIGINAL : The Thymosins: Prothymosin Alpha, Parathymosin, and Beta-Thymosins: Structure and Function
• CITA : Vitamins and Hormones-Advances in Research and Applications 66257-296, 2003
• MICRO : Las timosinas constituyen una variedad de péptidos relacionados con múltiples funciones biológicas del metabolismo celular y con la angiogénesis, la regulación de la transcripción genética y otros procesos, con potenciales aplicaciones en diversas instancias terapéuticas.

 

Introducción

La maduración de los linfocitos T se produce en el timo. Si bien la secuencia de este proceso no se conoce de manera completa, se acepta la participación de factores humorales en el microambiente de este órgano. En la década del sesenta, se denominó timosina al producto final del fraccionamiento del timo bovino con efectos linfocitopoyéticos. Sin embargo, mediante el avance de los métodos de laboratorio, fue posible distinguir distintos péptidos dentro de la fracción llamada timosina 5. De acuerdo con su punto isoeléctrico (pI), estos péptidos se clasifican en alfa-timosinas (pI < 5.0), beta-timosinas (pI comprendido entre 5.0 y 7.0) y gamma-timosinas (pI > 7.0). Los primeros 2 péptidos reconocidos fueron la alfa1-timosina (A1-T) y el polipéptido beta-1 (PPB1), el cual parece carecer de actividad biológica en los modelos in vitro de maduración de linfocitos T.

Características de las timosinas

El PPB1 está conformado por 74 aminoácidos. Si bien se atribuyeron a esta molécula distintos efectos sobre la diferenciación de los linfocitos, en realidad se observó que estas acciones se debían a la presencia de endotoxinas en los preparados originales de timo bovino. Se ha definido en la actualidad que el PPB1 forma parte de la ubiquitina o del factor 1 de proteólisis dependiente de ATP (APF-1). La ubiquitina interviene en procesos de regulación de la transcripción, en la apoptosis, la espermatogénesis y en la degradación de proteínas celulares.

Por otra parte, la A1-T es un péptido de 28 aminoácidos con una masa molecular de 3 108 Da. Entre las moléculas relacionadas con la A1-T se citan la des-(25-28)-timosina alfa-1 y la timosina alfa-11, por un lado, y la protimosina (PRO-T), por el otro. La PRO-T es un polipéptido de 111 aminoácidos que contiene la secuencia completa de la A1-T, si bien no se ha determinado si ocurre un proceso de proteólisis natural que convierte la PRO-T en A1-T.

Tanto la PRO-T como su ARN mensajero han sido detectados en numerosos tejidos. Debido a la distribución de los codones de iniciación y terminación en la secuencia de bases nitrogenadas, se presume que la PRO-T se sintetiza sin la formación de un precursor de mayor tamaño molecular. De acuerdo con los datos disponibles, junto con los genes correspondientes a la cadena liviana de la miosina y a las proteínas ribosomales, el gen de la PRO-T es uno de los más expresados en el organismo. Por otra parte, la existencia de homólogos de la PRO-T en otras formas de vida, como levaduras, bacterias y peces, permite suponer una conservación durante el proceso evolutivo, que se atribuye a la gran importancia de este polipéptido para las células procariotas y eucariotas.

Los autores recuerdan que todas las PRO-T de los mamíferos tienen un pI inferior a 3.5, por lo cual se trata de las proteínas más ácidas conocidas a la fecha. Su elevada solubilidad en ácido perclórico o en medios a altas temperaturas ha permitido la purificación de las PRO-T en modelos de experimentación. La gran proporción de aminoácidos ácidos se asocia con la presencia de numerosas cargas negativas y con la ausencia de una estructura secundaria regular. Se ha demostrado una expresión incrementada de la PRO-T en tejidos con elevada proliferación celular, como los carcinomas hepáticos y colónicos. La transcripción del gen de la PRO-T es regulada en forma directa por la proteína c-Myc activada. Si bien la expresión excesiva de PRO-T parece asociarse con la estimulación de la formación de tumores, sus acciones se vinculan con efectos de inmunomodulación en modelos in vivo.

En otro orden, debido al predominio de cargas negativas, la PRO-T puede unirse a moléculas catiónicas. Se destacan en este sentido los cationes bivalentes, como el zinc. Se ha demostrado que la unión de este oligoelemento con la PRO-T se vincula con la modificación estructural de este polipéptido. Se observó también que el tratamiento con PRO-T en asociación con la administración de una dieta con alto contenido en zinc provocó efectos favorables sobre la inmunidad en roedores con inmunodeficiencia celular.

Por otra parte, se describe que la PRO-T puede ser fosforilada in vivo, con probable predominio sobre los residuos de glutamato o serina. La quinasa de la PRO-T es una enzima presente en el citosol y su actividad es mayor durante la fase S del ciclo celular. Los residuos fosforilados de glutamato podrían actuar como reservorios de energía para distintos procesos que ocurren en el núcleo celular. En este sentido, los investigadores recuerdan que la PRO-T es una proteína nuclear involucrada en la proliferación celular y vinculada con las histonas. Se ha verificado que la PRO-T puede interactuar con proteínas de diversos virus relacionadas con los procesos de regulación de la transcripción y de la expresión genética.

Sin embargo, se ha identificado la presencia de niveles circulantes de PRO-T en una concentración de 60 pM en asociación con la A1-T originada en su metabolismo, por lo cual se las ha denominado también «hormonas tímicas». La A1-T extracelular se relaciona con la estimulación de la migración de las células endoteliales, la angiogénesis y la reparación tisular. Asimismo, esta molécula se vincula con el incremento de los receptores para interleuquina 2 (IL-2) en los linfocitos estimulados y con la secreción de otras citoquinas como el interferón gamma. Así, la combinación de A1-T y análogos de los nucleósidos es una alternativa terapéutica en fase de investigación para la infección crónica por los virus de la hepatitis B y C. Del mismo modo, la administración conjunta de A1-T con dosis bajas de interferón o IL-2 parece incrementar el efecto antitumoral de los citostáticos, con reducción de la toxicidad general del tratamiento. Entre los probables mecanismos de acción de la A1-T se mencionan la modulación de la actividad de las citoquinas o la interacción con un receptor específico.

Otras moléculas relacionadas

Las paratimosinas (PTM) son moléculas emparentadas con la PRO-T, si bien se distinguen diferencias en su función biológica. En modelos con animales, se ha identificado la presencia de PTM en todos los tejidos, con la excepción de los eritrocitos. Con anterioridad, se había aislado a partir de preparados de hígado de roedores una proteína ácida con capacidad de unión con el zinc (ZnBP) y acciones inhibitorias sobre la fosfofructoquinasa-1. Mediante estudios de ADN complementario, se confirmó que la ZnBP y la PTM presentaban la misma estructura. La interacción de la PTM con las enzimas involucradas en el metabolismo de los hidratos de carbono depende de la presencia de zinc, y se ha postulado que este péptido actúa como un organizador supramolecular de este proceso metabólico.

Se señala que la PTM se distribuye en el citosol o en el núcleo celular de modo diferente para cada tejido, en función de los índices de proliferación y diferenciación de las células que lo integran. Así, en las células en período de reposo, la PTM predomina en el citosol, con inhibición parcial de la actividad de la fosfofructoquinasa. Durante la etapa de proliferación, se incrementa la necesidad de ATP, por lo cual la glucosa se metaboliza en forma anaerobia con producción de lactato. En ese contexto, la PTM se trasloca al núcleo celular para unirse con la histona A1 y estimular la replicación del ADN, y se suprime la inhibición del metabolismo de la glucosa.

En otro orden, los investigadores agregan que la PTM se caracteriza por la inhibición de la unión del receptor de glucocorticoides al núcleo celular. Este proceso no parece depender de la presencia de zinc como cofactor. Debido a que los corticoides disminuyen la proliferación celular e incrementan la diferenciación, la PTM podría estimular las tasas de proliferación en distintas células.

Por otra parte, las beta-timosinas son péptidos aislados a partir de la purificación de la fracción timosina 5. Si bien se han identificado numerosas variantes de estas moléculas en el reino animal, en los mamíferos se observa un predominio del péptido beta-4. Las beta-timosinas se encuentran presentes en la mayor parte de los tejidos, con la excepción de los glóbulos rojos, y su elevada concentración intracelular permite suponer su participación en funciones celulares generales. Sin embargo, se ha demostrado que la secuencia de aminoácidos de la beta-4-timosina es idéntica a la del péptido secuestrador de la actina. De este modo, se describe la formación de complejos moleculares entre la G-actina y la beta-4-timosina. Por lo tanto, las modificaciones en la cadena de aminoácidos de esta timosina pueden inducir alteraciones en la afinidad con la G-actina. En coincidencia, se menciona la existencia de interacciones entre la beta-4-timosina y la forma filamentosa de la actina. Sin embargo, se destaca que las beta-timosinas podrían vincularse con la carcinogénesis debido a que estas moléculas podrían proveer G-actina a tejidos que requieren en realidad la forma filamentosa de la proteína.

Se observa que la expresión de la beta-10-timosina se incrementa en diversos modelos in vitro de neoplasias en los seres humanos. Estos niveles parecen guardar relación con las alteraciones de los vasos sanguíneos en presencia de cáncer. En coincidencia, en experiencias con animales, se ha descrito que la beta-15-timosina actúa como un regulador de la motilidad de las células tumorales y podría constituir un biomarcador en distintos carcinomas.

Asimismo, las beta-timosinas participan en la angiogénesis y la reparación tisular, con acciones sobre la diferenciación de las células endoteliales. Sus efectos sobre la reducción de la inflamación y la estimulación de la cicatrización se han demostrado en modelos in vitro e in vivo, por lo cual la FDA ha autorizado la realización de estudios de fase 1 para evaluar la utilidad de la beta-4-timosina en el tratamiento de las heridas.

Por otra parte, se describió que el tetrapéptido AcSDKP, vinculado con la regulación de la hematopoyesis, es un probable metabolito de la beta-4-timosina producido por la actividad de una proteasa aún no identificada. El péptido AcSDKP se asocia tanto con la inhibición del crecimiento de los progenitores celulares en la médula ósea como con presuntas acciones reguladoras del proceso de espermatogénesis. Se cita que el AcSDKP se metaboliza por medio de la enzima convertidora de angiotensina 1 (ECA). Por lo tanto, la concentración de este péptido se eleva en los sujetos que reciben inhibidores de la ECA, los cuales pueden vincularse con resistencia parcial al tratamiento con eritropoyetina.

Conclusiones

La A1-T es un péptido que se origina a partir de un polipéptido de mayor masa molecular denominado PRO-T, el cual se caracteriza por numerosas actividades biológicas vinculadas con la transcripción de genes y la remodelación de la cromatina, entre otras. Tanto las formas circulantes de A1-T como de PRO-T intervienen en procesos de regulación de la angiogénesis y de la migración celular. Por otra parte, las PTM son moléculas que, en presencia de zinc, se vinculan con la regulación del metabolismo de los hidratos de carbono y con la replicación del ADN, en función de su localización intracelular.

En relación con las beta-timosinas, se ha descrito su actividad como péptidos secuestradores de la G-actina y, en consecuencia, intervienen en el sistema celular de microfilamentos. El incremento de la expresión de las beta-timosinas es una característica de diferentes neoplasias malignas; asimismo, su actividad sobre la angiogénesis y la cicatrización constituyen una promisoria meta para la investigación.

De este modo, los autores concluyen que el análisis de los mecanismos moleculares relacionados con los efectos de las timosinas extracelulares representa un importante desafío para los futuros estudios.

Especialidad: Bibliografía - Clínica Médica - Endocrinología