VAP-B

Les VAP-B (Vesicle-associated membrane protein-associated protein B/C) són un tipus de proteïnes integrals de membrana pertanyents a la família de les VAPs (VAMP-associated protein), un conjunt de proteïnes integrals de membrana de seqüència conservada, localitzades al reticle endoplasmàtic i presents a totes les cèl·lules eucariotes. Les sigles VAP signifiquen «proteïna associada a VAMP», i VAMP significa «proteïna de membrana associada a vesícules». En l'espècie humana hi ha tres tipus de VAP: VAP-A, VAP-B i MOSPD2.

Aquesta família de proteïnes intervé en diverses funcions cel·lulars com ara la regulació del transport de lípids, l'homeòstasi, el tràfic de membranes, l'alliberació de neurotransmissors, l'estabilització dels microtúbuls presinàptics o la resposta proteica desplegada.

Estructura La proteïna VAP-B està formada per 243 aminoàcids agrupats en 3 dominis diferents. El primer, i el més gran, el domini MSP (major sperm protein) N-terminal de 125 residus, seguidament un domini central CC (coiled-coil) de 38 residus i finalment un domini TMB (transmembrane) C-terminal de 20 residus. esquerra|miniatura

Pel que fa a la seva estructura secundària, només se n'ha cristal·litzat el domini MSP, que consta de les següents estructures: miniatura|Dibuix esquemàtic VAP-B |esquerra Tipus d'estructuraQuantitatPosicióGir44-7 49-51

82-84

104-108Làmina beta98 - 20 26 – 33

36 – 38

40 – 47

52 – 61

66 – 73

88 – 94

111 – 113

115 – 124Hèlix alfa0

Per altra banda, aquesta proteïna presenta dues isoformes:

Isoforma VAP-B: és la isoforma clàssica i més estudiada. Isoforma VAP C: es diferencia de la isoforma B per la seqüència d'aminoàcids entre el 71 i el 99 de la següent manera:

A la isoforma VAP-B la seqüència és : VMLQPFDYDPNEKSKHKFMVQSMFAPTDT.

En canvi a la isoforma VAP-C és: GRRWTADEEDSAEQQPHFSISPNWEGRRP Localització En referència a la localització subcel·lular, les proteïnes VAPB es troben a la membrana del reticle endoplasmàtic. Atenent la seva estructura, l'extrem N-terminal d'aquestes proteïnes es troba a la zona citosòlica de la membrana i l'extrem C-terminal, proper al domini transmembranal de les proteïnes, serveix d'arrelament d'aquestes a la membrana citosòlica del reticle. També consta d'un domini central. Tot i trobar-se a la membrana del reticle endoplasmàtic, en ser proteïnes de membrana, poden trobar-se puntualment en altres punts de la cèl·lula com ara l'aparell de Golgi, la membrana plasmàtica o el citosol, a conseqüència del moviment vesicular.

A nivell cromosòmic, el gen que codifica les VAPB en humans es troba en el braç q del cromosoma 20, del qual es prediu que conté entre 500 i 600 gens que participen en la codificació proteica, concretament a la posició (locus) 13.32 d'aquest (20q13.32). Aquest gen s'expressa en cèl·lules de 27 teixits diferents, és a dir, en cèl·lules de 27 tipus diferents (localització tissular) i és de tipus protein coding, és a dir, que donarà lloc a una proteïna (la VAPB).

Interaccions Les proteïnes VAP-B presenten nombroses interaccions de molts tipus, les quals es relacionen intrínsecament amb la seva funció:

Interaccions per a l'activitat de dimerització Les VAP-B, en la seva conformació quaternària a la membrana reticular, són dímers i, per tant, es troben associades a altres proteïnes: VAP-B Interaccionen amb altres VAP-B en la formació d'homodímers, dímers formats per monòmers iguals.

VAP-A Interaccionen amb VAP-A (altres proteïnes associades a VAMP) en la formació d'heterodímers, dímers formats per monòmers diferents.

Interaccions via FFAT motifs Les proteïnes VAP-B interaccionen amb nombroses proteïnes a través dels anomenats motius seqüencials FFAT, consistents de dues fenilalanines en un tracte acídic i presents majoritàriament en proteïnes citosòliques de la membrana reticular i nuclear. Alguns exemples de proteïnes amb les quals interaccionen VAP-B a través d'aquest motiu són: FIP200, ULK1 i WIPI2 Les VAP-B interaccionen directament amb FIP200 i ULK1 per tal d'estabilitzar el complex que formen juntes quan se situen al lloc de formació d'autofagosomes al reticle endoplasmàtic (els autofagosomes es creen a partir de la separació de part del reticle endoplasmàtic). Hem de tenir en compte que les VAP-B, en trobar-se a la membrana reticular, formaran inevitablement part de processos produïts a la mateixa, com ara la formació d'autofagosomes. A més, les VAP-B també facilitaran la formació del complex WIPI2/FIP200, el qual és essencial en el contacte entre la membrana del reticle endoplasmàtic i de l'autofagosoma immadur.

STARD3 i STARD3NL Aquestes dues proteïnes (StAR related lipid transfer domain-3 i STARD3 N-terminal like, respectivament) es troben a la membrana dels late endosomes i, en interaccionar amb les VAP-B, que es troben ancorades a la membrana del reticle endoplasmàtic, creen un lloc de contacte membranal (MCS, segons les inicials en anglès).

Interaccions amb proteïnes víriques (factor hoste) NS5B/NS5A Proteïnes properes a l'extrem C-terminal del virus de la Hepatitis C (HCV) per a formar un complex dinàmic de replicació, útil per al virus.

Interaccions amb proteïnes amb funció de cinases ERN1/IRE1 Les proteïnes VAP-B interacionen amb proteïnes que actuen com a cinases i/o endoribonucleases i tenen un paper important en la resposta a proteïnes mal plegades.

Interaccions amb quinasines KIF5A Les VAP-B interaccionen amb la proteïna KIF5A, essencial en el tràfic vesicular (gran correlació de les vesícules amb el reticle endoplasmàtic, on es troben les VAP-B), ja que pertany a la família de les quinesines, encarregades del transport anterògrad (això és cap enfora del cos cel·lular)de partícules sobre els microtúbuls cel·lulars. En el cas concret de KIF5A, regula el tràfic vesicular de proteïnes i organels en neurones principalment. La interacció de KIF5A i VAPB ve mediada per la proteïna adaptadora protrudina, la qual ve codificada pel gen ZFYVE27 i es troba en el domini MSP.

Interacció per a la regulació de l'homeòstasi del calci PTPIP51/RMDN3 Les proteïnes VAP-B interactuen amb la proteïna PTPIP51 (també coneguda com a RMDN3), que es troba a la membrana mitocondrial. Com que les VAP-B es troben a la membrana reticular, es genera un punt de contacte membranal (MCS), a través del qual es produirà el pas d'ions de Ca2+, regulant-se així el manteniment homeòstasic de la seva concentració.

Interaccions amb VAMPs Les VAP-B interaccionen amb VAMP1 (synaptobrevin 1), VAMP2 (synaptobrevin 2) i VAMP8.

Interaccions amb altres proteïnes Les proteïnes VAP-B estableixen interaccions amb un nombre molt gran de proteïnes. Alguns exemples poden ser la que estableix amb la proteïna MTNR1A (melatonin receptor 1A) o amb la proteïna STX4 (syntaxin 4A). Ambdues proteïnes mencionades s'encarreguen de la comunicació cel·lular a través de la transducció de senyals. Com s'ha mencionat, les VAP-B estableixen moltes interaccions amb diferents proteïnes i partícules, i a continuació s'exposen diverses pàgines web que recullen les interaccions que té VAP-B i al costat s'explicita el nombre d'interaccions que presenta cadascuna:

National Center for Biotechnology Information (NCBI): 171 interaccions BioGRID: 170 interaccions IntAct: 149 interaccions STRING: 10 interaccions

Funcions Les proteïnes VAP-B són un tipus de membrane contact sites (proteïnes que connecten dos orgànuls de manera molt propera i que es reconeixen i estableixen connexions) que es troben a la membrana del reticle endoplasmàtic. Per tant, els principals processos en què participen venen determinats per la seva localització i les seves interaccions amb altres molècules.

Resposta a proteïnes mal plegades Quan es concentren proteïnes desplegades o mal plegades al lumen, és a dir quan l'estructura proteica s'ha modificat i, per tant, es veu afectada la capacitat funcional de la proteïna, el reticle es troba en situació d'estrés i desencadena la UPR, o resposta a proteïnes mal plegades per retornar la cèl·lula al seu estat normal.

En condicions normals, les proteïnes IRE1 i XBP1, que tenen un rol important en la UPR, no es troben expressades quan es marquen amb la proteïna fluorescent Venus (derivada de la GFP). En canvi, quan es produeix l'estrés al reticle endoplasmàtic, la proteïna IRE 1 s'expressa i es fusionen les proteÏnes XBP1 i Venus (es talla el codó de stop que impedia la seva expressió). Així doncs, s'ha comprovat que, quan se sobreexpressa la proteïna VAP-B en situacions d'estrés cel·lular, s'indueix l'expressió de les proteïnes IRE1 i XBP1, de tal manera que s'inicia la UPR. En canvi, quan hi ha una mutació a l'RNA de les VAP-B, com ara la mutació P56S, es redueix a la meitat l'expressió de la proteïna i, per tant, s'inhibeix la resposta.

Homeòstasi del calci Les proteïnes VAP-B interaccionen pel seu amino-terminal amb el carboxil-terminal de la protein tyrosine phosphatase-interacting pProtein 51 (PTPIP51), que es troba als mitocondris. Tant el mitocondri com el reticle són llocs d'emmagatzematge de calci a la cèl·lula i la connexió que s'estableix entre aquests dos orgànuls permet la creació d'uns canals proteics que regulen l'intercanvi de calci. De fet, la mutació P56S altera el lligam entre aquestes proteïnes de tal manera que el nivell de calci en el mitocondri disminueix dràsticament i augmenta al reticle. L'homeòstasi del calci és molt important, ja que, en excés, és una substància molt tòxica per a la cèl·lula. Aquestes pertorbacions s'expressen en malalties com el Parkinson.

Interaccions amb partícules virals Les proteïnes VAP, en general, participen en l'entrada de virus a les cèl·lules, la seva replicació i la sortida. Un dels principals exemples és la replicació del virus de l'Hepatitis C, en el qual participen les proteïnes VAP-A, NS5A i NS5B. Les proteïnes VAP-B interaccionen amb la proteïna NS5A, per 70 residus (aminoàcids) que es troben a l'amino-terminal de les VAP-B amb la seqüència d'aminoàcids compresa entre el 341 i el 344 del l'extrem citosòlic de la NS5A. També s'uneix a les VAP-A per un domini transmembrana. Si se sobreexpressa la proteïna VAP-B s'amillora l'expressió de les altres proteïnes i, per tant, s'incrementa la replicació del virus.

Altres funcions Regulació de potasi en la interacció amb els canals Kv2. Modulació de la biogènesi d'autofagosomes. Transport d'oxiesterols i ceràmides des del reticle fins a l'Aparell de Golgi per interacció amb proteïnes associades a lípids: OSBP (oxysterol binding protein) i CERT (Ceramide binding protein).

Mutacions En aquest tipus de proteïna poden produir-se mutacions a causa de canvis seqüencials, és a dir, una modificacions en la seqüència d'aminoàcids. En el cas de la VAP-B, aquestes mutacions es produeixen de manera natural.

Mutació VAR_067964 Es dona lloc a la posició de laminoàcid 46, on hi ha una treonina quan la VAP-B es troba en la seva forma no mutada, la qual se substitueix per una isoleucina en cas de produir-se la mutació.

Aquesta substitució provoca la formació d'agregacions de proteïnes insolubles al citoplasma a causa d'una impossibilitat d'activar-se una resposta cel·lular a la proteïna desplegada, de la qual s'encarreguen els gens ERN1 i IRE1. Això, per tant, comporta com a conseqüència una acumulació excessiva d'aquest tipus d'agregacions a la cèl·lula, cosa que pot implicar la mort cel·lular.

Mutació P56S Aquesta mutació té una gran importància en molts aspectes cel·lulars i del desenvolupament de malalties neurodegeneratives, motores i musculars. Es produeix en el domini MSP, més concretament en laminoàcid 56. La mutació consisteix en la substitució d'una prolina per una serina.

Alguns dels efectes cel·lulars que provoca aquesta mutació són:

Formació d'agregats insolubles al citosol. Inhibició de la UPR (de l'anglès unfolded protein response): no es produeix una resposta cel·lular a l'excés de proteïnes desplegades acumulades al lumen del reticle endoplasmàtic.