Activador del plasminógeno tipo uroquinasa (uPA)

1.3.2.2.1. Estructura y biología

El uPA es una serín proteasa del tipo tripsina aislada inicialmente de la orina humana en forma de doble cadena (tc-uPA). Sin embargo, y como en el caso del tPA, el uPA se sintetiza inicialmente como una sola cadena polipeptídica (sc-uPA) compuesta por 411 aminoácidos y con un peso molecular de 54.000 (Figura 1.6) (97). Tras una digestión parcial por parte de la plasmina o la calicreína, a nivel del enlace peptídico Lys158-Ile159, la molécula se convierte en la forma de doble cadena tc-uPA. Esta forma, denominada también uroquinasa de alto peso molecular (HMW-uPA) está formada por una cadena ligera A, que representa el extremo N-terminal del sc-uPA, y que contiene 158 aminoácidos; y una cadena pesada B con 253 aminoácidos. En esta última se localiza el centro catalítico formado por la triada His204, Asp255 y Ser356, de tal modo que el puente disulfuro Cys194-Cys222 es esencial para mantener la actividad del enzima. Por su parte, la cadena ligera contiene una región homóloga al factor de crecimiento epitelial humano (residuos 9-45), y una región kringle (aminoácidos 45-134). La HMW-uPA puede ser escindida por la plasmina en una forma de uroquinasa enzimáticamente activa y de bajo peso molecular (33.000) (LMW-uPA) y una molécula que no es enzimáticamente activa y denominada ATF, que mantiene la capacidad de unirse al receptor del uPA (59).

Remedios Castelló Cros. Introducción

Figura 1.6. Modelo estructural de la conformación de la molécula del uPA. Las flechas

representan las regiones en hoja β (amarillo) y los cilindros las regiones en α-hélice (rojo) (96).

El gen del uPA humano se extiende a lo largo de 6,4 kb y está localizado en el cromosoma 10 (83). Contiene 11 exones (98) y una organización intrón-exón del gen que evoca a la del gen del tPA. La concentración del sc-uPA es de 8 a 10 ng/mL en plasma y su vida media es de 5 a 8 minutos, siendo predominantemente metabolizada en el hígado. Cuando se incuba sc-uPA con plasminógeno, en un sistema purificado, se genera rápidamente tanto tc-uPA como plasmina. El análisis cinético de este proceso revela que se trata en realidad de una secuencia de tres reacciones (99, 100). En la primera, el sc-uPA actúa directamente sobre el plasminógeno generando pequeñas cantidades de plasmina. A continuación, la plasmina convierte el sc-uPA en tc-uPA, y ésta dirige finalmente la activación del plasminógeno. La actividad del sc-uPA es muy débil, tal y como se ha podido comprobar en sistemas libre de plasmina y tc-uPA, en los que se detectó una actividad inferior al 0,5% de la de la tc-uPA (101). En otros experimentos de activación del plasminógeno en presencia de PAI-1, se puede concluir que la actividad del sc-uPA es tan sólo de un 0,1% en relación a la mostrada por el tc-uPA (102). Por otro lado, el tc-uPA no tiene especificidad por la fibrina y activa plasminógeno libre o unido a fibrina indiscriminadamente. Sin embargo, el sc-uPA tiene una marcada especificidad por la fibrina.

A nivel celular, el uPA se une específicamente a su receptor (uPAR) expresado en diferentes tipos celulares (103). Este receptor está formado por 283 aminoácidos que se anclan en la membrana por una cola glicosil fosfatidil inositol (GPI) (104, 105). Se han descrito variantes solubles del uPAR, las cuales resultan de la pérdida de la cola GPI (106).

Cáncer de mama : Fibrinolisis y Metaloproteasas.

1.3.2.2.2. Regulación

La transcripción de un gen está regulada por la actividad de unos factores nucleares específicos que gobiernan la frecuencia de inicio de la transcripción. Esos factores interaccionan con secuencias específicas situadas en la región 5' de los genes, modulando la actividad de la RNA polimerasa. En cuanto a la regulación del uPA, se ha descrito que su promotor contiene una caja TATA (secuencia prácticamente universal en los genes eucariotas de inicio de transcripción y característica de genes regulados) y una región de unas 200 bases rica en GC (característica de los genes de expresión constitutiva o housekeeping), donde se encuentran varias copias de la secuencia GGGCGG que es reconocida por el factor de transcripción SP1. La expresión del gen del uPA es inducible por muchas y diversas señales como son factores de crecimiento presentes en el suero como el factor de crecimiento epidérmico (EGF) y el de fibroblastos (FGF), hormonas esteroides, la luz ultravioleta y cambios en la morfología celular (107-109).

La región intensificadora más caracterizada del uPA se encuentra a unas - 2 Kb del origen de transcripción (110, 111). Esta región está compuesta de un sitio Ets/AP1A, un

sitio AP1B hacia 5´ del promotor y un conector cooperativo (COM) de 74 pb entre ambas

regiones. Se ha demostrado que los factores de transcripción que se unen al sito Ets/AP1 son activados por miembros de las MAP quinasas (112-114). Puesto que estas quinasas son activadas por varias señales extracelulares como factores de crecimiento, citoquinas, estrés osmótico y radiación ultravioleta (115). Ello sugiere que el promotor del uPA es muy sensible a una gran variedad de señales.

En la región no traducida (3´UTR) del gen del uPA, (también en el del uPAR, PAI- 1, y PAI-2), se encuentran unas zonas ricas en AU (ARE) (116, 117), las cuales juegan un importante papel en la estabilidad de sus mRNA. Se ha descrito un aumento en la estabilidad del mRNA del uPA en células metastáticas del cáncer de mama (con una vida media de 17 h), debido sobre todo a una disminución de la degradación de uPA mRNA mediada por las secuencias ARE (118).

1.3.2.2.3. Fisiopatología

El estudio de ratones transgénicos deficientes en uPA (119, 120) ha permitido conocer algunos aspectos del papel in vivo del uPA. Al igual que ocurre en el caso del tPA, una deficiencia de uPA no parece alterar el desarrollo embrionario ni la fertilidad, aunque la deficiencia combinada de ambos activadores del plasminógeno si que dificulta el proceso de ovulación. Además, ratones transgénicos deficientes en uPA (107) tienen mayor susceptibilidad a la trombosis, reducida vascularización, reducción de la activación de las plaquetas y reducción de la invasión tumoral.

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También se ha descrito que la unión del uPA a su receptor (uPAR), no sólo activa al plasminógeno, sino que además desencadena una cascada de señales celulares que regulan los procesos de migración celular en condiciones fisiológicas y patológicas, como es el caso de la angiogénesis, la implantación embrionaria, la reacción inflamatoria, la cicatrización cutánea y la implantación de metástasis tumorales (120- 122). Además, el uPAR es capaz de unirse a la vitronectina y a integrinas condicionando una selectividad de sustrato y una eficiente migración celular (123). Por otra parte, la sobreexpresión de uPAR incrementa considerablemente la capacidad invasiva de las células tumorales, como se ha evidenciado para el cáncer de mama (124, 125). El uPA unida a uPAR es susceptible de inhibición por los PAIs, aunque a una velocidad más lenta, lo que podría jugar un papel importante en el control de la activación del plasminógeno a nivel tisular y la proteolisis de la matriz extracelular. Se ha indicado que el uPAR puede incrementar la disponibilidad local de uPA debido a este enlentecimiento de la inhibición por PAI-1 y la disminución de su aclaración (Figura 1.7) (126).

Figura 1.7. Modelo de unión del uPA a su receptor (uPAR). El receptor del uPA, uPAR, está

anclado a la superficie de las células. La unión del uPA limita la actividad proteolítica en la superficie celular. Los componentes de la matriz extracelular son degradados por la plasmina, facilitando la migración celular y la angiogénesis. La vitronectina interacciona con el uPAR desencadenando una activación de la cascada de señal intracelular (127).

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