A alta homologia e conservação de PrPC entre as espécies sugerem um
papel fisiológico importante para esta proteína, e apesar da sua funçãonão ser completamente esclarecida, alguns aspectos da atividade normal de PrPC já
são conhecidos. A figura 24 mostra um esquema resumido dos processos fisiológicos nos quais PrPC parece estar envolvido.
Figura 24: Processos fisiológicos mediados por PrPC.
A proteína prion celular tem sido descrita como mediadora de vários processos fisiológicos como os descritos acima. A maior parte de suas funções parece se concentrar em neurônios, mas recentes trabalhos mostram sua atuação em diferentes tipos celulares. Adaptado de Aguzzi et al., 2008. Para melhor revisão sobre as funções fisiológicas de PrPC ver Linden et al., 2008 e Martins et al., 2009.
O desenvolvimento de camundongos transgênicos carregando formas truncadas ou mutadas de PrPC tem sido usado como uma ferramenta para tentar elucidar o papel desta proteína in vivo. Os primeiros camundongos
Knock-outs para PrPC (ZurichI e Edinburgh) não apresentaram alterações no
desenvolvimento, levando a hipótese de que esta proteína seria desnecessária (Bueler et al.,1992; Manson et al., 1994). Entretanto, estudos mais aprofundados mostraram que estes animais apresentam alterações em alguns processos biológicos como neurotransmissão, plasticidade sináptica, ritmo
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cicardiano, resposta imune e memória (Collinge et al., 1994;Maglio et al., 2004;Prestori et al., 2008;Coitinho et al., 2003;de Almeida et al., 2005). Além disso, os animais apresentaram maior sensibilidade a várias condições de estresse e um limiar mais baixo para morte neuronal (revisto por Martins et al., 2009). Portanto, apesar de toda especulação existente sobre mecanismos compensatórios para a ausência de PrPC, estes mecanismos devem ser
insuficientes dadas as alterações decritas nos camundongos Knock outs. Como descrito no tópico anterior, mutações em sítios específicos nas regiões N e C-terminal de PrPC levam ao desenvolvimento de sintomas que se
assemelham muito com aqueles observados nas doenças priônicas (Aguzzi et al., 2008). Não se sabe quais os mecanismos envolvidos nos efeitos patológicos causados pelas formas truncadas ou mutadas de PrPC. Uma análise nas mutações que ocorrem nas doenças priônicas de origem genética e também nos modelos de formas truncadas/mutadas que já foram utilizados revela que muitas dessas alterações ocorrem em sítios de ligação para os ligantes de PrPC (revisto por Collinge and Palmer, 1994;Wadsworth et al., 2003;Martins et al., 2009). Portanto, uma importante hipótese seria de que as deleções em vários domínios de PrPC levaria à perda da sua interação com ligantes envolvidos nas suas funções celulares, levando ao desenvolvimento de doenças. É possível também que as próprias formas truncadas para PrPC compitam pela ligação a seus ligantes, prejudicando assim a sinalização mediada pelos mesmos (Shmerling et al., 1998;Baumann et al., 2007;Li et al., 2007a).
Essa hipótese tem sido reforçada por uma grande quantidade de trabalhos mostrando a interação de PrPc com ligantes envolvidos em importantes funções
no organismo (revisto por Linden et al., 2008) (figura 25). PrPC é capaz de se
ligar a componentes da matriz extracelular (ECM) como laminina (Graner et al., 2000a;Graner et al., 2000b), vitronectina (Hajj et al., 2007), a glicosaminoglicanos como heparina e heparan sulfato (Warner et al., 2002) e a receptores de ECM como 37LRP/67LR (precursor do receptor de laminina de 37kDa/ receptor de laminina de 67kDa) (Rieger et al., 1997). A interação de PrPC com laminina no hipocampo está associada com neuritogênese (Graner et al., 2000a) e consolidação da memória (Coitinho et al., 2006). Outra interação importante é a ligação de PrPC com vitronectina, que foi descrita ser
CAPÍTULO II: INTRODUÇÃO
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importante para o crescimento de axônios no gânglio da raíz dorsal de camundongos (Hajj et al., 2007).
Várias proteínas transmembrana com atividades neurotróficas possuem suas funções moduladas pela interação com PrPC. Entre elas pode-se citar a
molécula de adesão celular neuronal NCAM, cuja interação com PrPC induz
neuritogênese através da ativação de p59fyn Cinase (Santuccione et al., 2005); integrinas (Hajj et al., 2007); receptores acoplados à proteína G (Mouillet- Richard et al., 2000) e canais iônicos de membrana (Khosravani et al., 2008b;Harris et al., 1991;Martins et al., 2009; Beraldo et al., 2010 manuscrito em preparação A).
Estas e muitas outras proteínas já foram descritas como ligantes de PrPC, sugerindo o modelo em que PrPC atue como uma plataforma dinâmica na superfície celular, reunindo várias proteínas e dessa forma integrando a sinalização mediada por estes complexos (Linden et al., 2008; Martins et al., 2009). A figura 25A mostra os principais ligantes de PrPC bem como os respectivos sítios de ligação enquanto a figura 25B exemplifica as atividades neurotróficas de PrPC através da sua associação com seus ligantes.
A STI1 talvez seja o ligante de PrPC mais extensivamente estudado até agora. STI1 e mais dois outros importantes ligantes de PrPC, LRP1 e oligômeros Aβ-amilóides, foram alvos deste trabalho e portanto serão descritos com mais detalhes nos tópicos subsequentes.
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Figura 25: Ligantes da proteína prion celular.
A: A sequência traduzida de PrPc de camundongo está representada no centro
da figura. Abaixo e acima de PrPc estão representados alguns de seus principais ligantes descritos e os respectivos domínios de ligação em PrPc . SP: peptídeo sinal; OR: domínio de octapeptídeos repetidos; CC: agrupamento de cargas; HC: centro hidrofóbico; H1, H2 e H3: domínios -hélice; GPIp: peptídeo de sinalização para âncora de GPI; as estrelas amarelas representam os resíduos de glicosilação; GAG: glicosaminoglicanos; HS: heparam sulfato;
LRP1: proteína relacionada ao receptor de lipoproteína de baixa densidade; LRP: proteína precursora do receptor de laminina; LR: receptor de laminina
(adaptado de Linden et al., 2008). B – Modelo de orquestramento das
atividades neurotróficas mediadas pela interação de PrPC com seus ligantes no
sistema nervoso central. Vn: vitronectina; Ln: Laminina; HSPG: proteoglicanos heparan sulfato; stress inducible protein-1 (adaptado de Martins et at., 2009).
CAPÍTULO II: INTRODUÇÃO
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