Papel da desintegrina e metaloprotease ADAM23 na internalização e distribuição celular da proteína PrPc

Abstract

Resumo: ADAM23 é uma proteína cujo papel biológico não está completamente elucidado. Sabe-se que animais nocautes para esta molécula desenvolvem problemas neurológicos como tremor e ataxia logo após o nascimento e sobrevivem no máximo duas semanas, o que sugere seu papel fundamental no desenvolvimento do SNC. No entanto, os mecanismos pelos quais ela atua ainda permanecem obscuros. Informações sobre os ligantes celulares de ADAM23 podem ser importantes para que se possa entender seu papel fisiológico. Recentemente, caracterizamos sua interação in vitro com a proteína prion celular (PrPc), entretanto a função biológica desta interação precisa ser melhor compreendida. Dados preliminares do nosso grupo sugerem que a co-expressão de ADAM23 e PrPc em células HEK293T leva a uma redistribuição das duas proteínas na membrana plasmática. Nestas condições ADAM23 tornar-se uma molécula parcialmente residente de lipid rafts e PrPc sai parcialmente destes microdomínios. Sendo assim, analisamos o papel de ADAM23 na internalização e distribuição celular da proteína prion celular. Resultados da presente pesquisa mostram que no encéfalo de camundongos, em culturas primárias de neurônios e na linhagem de neuroblastoma murino (Neuro-2a) a proteína ADAM23 encontra-se dentro dos lipid rafts. A PrPc já foi descrita como aí residente, sugerindo que a interação entre essas moléculas possa ocorrer dentro desses microdomínios. Diante disso resolveu-se analisar a cinética de endocitose dessas proteínas frente ao agente externo, o íon Cu2+. Nossos resultados mostraram que ambas proteínas são encontradas em menor quantidade na superfície celular quando tratadas com esse íon sugerindo que ADAM23 e PrPc foram internalizados. Sendo assim, foi avaliado como ocorria o trânsito das mesmas na membrana plasmática, bem como, o caminho que percorriam depois de serem endocitadas. Observamos que tanto PrPc quanto ADAM23 saem dos microdomínios lipid rafts mediante o tratamento com o cobre, evidenciando uma potencial via de endocitose destas moléculas via vesículas de clatrina. E após esse deslocamento a molécula de ADAM23 segue para vias de endossomos de reciclagem. Já o PrPc não foi encontrado nessas vesículas. Esses dados sugerem que ambas seguem caminhos distintos dentro da célula após a internalização. Contudo, nossos resultados trazem alguns achados inéditos. Primeiro que a proteína ADAM23 é residente de lipid rafts; depois é internalizada pelo íon Cu2+ e, por fim, segue a via endocítica de reciclagem de volta a superfície celular. O somatório desses dados abrem novos caminhos para a elucidação do papel biológico de ADAM23. E mostra que ela pode estar envolvida no processo do trânsito celular de PrPc na membrana plasmática. Palavras-chave: ADAM23, PrPc, lipid rafts, endocitose.

Abstract: ADAM23 is a protein whose biological role is not completely elucidated. It is known that knockout animals for this molecule develop neurological problems such as tremor and ataxia shortly after birth and survive at most two weeks, suggesting its key role in the CNS development. However, the mechanisms by which they are taken up by the cells still remain obscure. Information about ADAM23 cell binders may be important to understand its physiological role. Recently, we characterized its interaction in vitro with a cellular prion protein (PrPc), although a biological function of this interaction needs to be further elucidated. Preliminary data from our group suggest that co-expression of ADAM23 and PrPc in HEK293T cells leads to a redistribution of both proteins in the plasma membrane. Under these conditions ADAM23 becomes a partially resident molecule of lipid rafts and PrPc leaves partitions of these microdomains. Thus, one aim of this work was to analyze ADAM23 role in the internalization and cellular distribution of the cellular prion protein. Further results of the present study in mice brain, in primary cultures of neurons and in the murine neuroblastoma lineage (Neuro-2a), show that ADAM23 protein lies within the lipid rafts. PrPc has already been described as a lipid rafts resident, suggesting that the interaction between these molecules may occur within these microdomains. Therefore, the major aim of the present study was to analyze the kinetics of endocytosis of both proteins submitted or not to the treatment with the external agent, the Cu2 + ion. The present results showed that both proteins were found in less quantity on cell surface when treated with this ion suggesting that ADAM23 and PrPc were internalized. Thus, it was evaluated how the transit of these proteins occurred in the plasma membrane, as well as, the pathway they followed after being endocytosed. We observed that both PrPc and ADAM23 leave the lipid rafts microdomains by treatment with copper, evidencing a potential clathrin-dependent endocytic pathway of these molecules. After this displacement, the molecule of ADAM23 is directed to recycling endosomes pathway. PrPc was not found in these vesicles. These data suggest that both follow distinct pathways within the cell after internalization. However, our results bring some unpublished findings. First, ADAM23 protein is a resident of lipid rafts; then it is internalized by the Cu2 + ion, follows the endocytic path and finally is recycled back to cell surface. The sum of these data opens new avenues for the elucidation of the biological role of ADAM23. This work also presents that ADAM23 may be involved in PrPc transit in plasma membrane and within the cell. Key words: ADAM23, PrPc, lipid rafts, endocytosis