A lo largo de la evolución se ha seleccionado un grupo de familias de proteínas que permiten la movilización de los lípidos a través de medios acuosos como el citosol de las células. La amplia variedad estructural y la diversidad de funciones que cumplen los lípidos, se cree que son las razones por las cuales han evolucionado distintas isoformas con especificidades únicas y características funcionales que van más allá de una mera función de transportador de compuestos hidrofóbicos. Así, se ha comenzado a pensar en las SLBP como parte de un complejo sistema de censado y regulación de la disponibilidad y/o reserva de de lípidos, o del estado metabólico tanto celular como sistémico para el caso de organismos superiores.
Los resultados presentados en el presente trabajo de tesis apoyan la idea de que las distintas isoformas de FABP que se coexpresan en el epitelio intestinal cumplirían funciones diferentes, en concordancia con la gran cantidad de información previa. Estas proteínas comparten una estructura tridimensional prácticamente superponible, a pesar de poseer una identidad de secuencia tan baja como un 20% entre sí, y sin embargo logran desempeñar funciones específicas. En este sentido, los ensayos con variantes estructurales (mutantes puntuales, quimeras y variantes truncadas como la HL-IFABP) son un importante aporte para reconocer los determinantes estructurales responsables de sus características funcionales, y comprender cómo es que éstos actúan. El rol de la región α-helicoidal de IFABP y, específicamente, el de los residuos cargados positivamente en esta región, parecen ser determinantes de las características de
transferencia de ligandos hacia vesículas, probablemente afectando la formación del complejo entre la holo-proteína y la membrana. Tanto la composición lipídica de la membrana, como la presencia del ligando modulan la interacción de las FABP intestinales en forma diferencia. Mientras que IFABP muestra gran sensibilidad a la carga de las membranas, la interacción de LFABP parece estar fuertemente inhibida por la presencia del ligando.
Por otra parte, es importante considerar que, en el entorno celular, la interacción con otras proteínas podría también tener un rol central sobre el transporte y el destino de los FA, además de la composición lipídica característica de cada compartimiento subcelular. Así, IFABP resulta ser una proteína muy tentadora para cumplir un rol de direccionamiento de los FA a destinos específicos (transporte vectorial), estructuras membranosas subcelulares especialmente ricas en PL aniónicos, peroxisomas y mitocondria principalmente. Asimismo, el comportamiento “difusional” de la LFABP podría ser el resultado del análisis de estas proteínas in vitro, es decir, en un medio simplificado por demás. De este modo, LFABP podría cumplir sus roles específicos por interacción con otras proteínas y no necesariamente sólo por interacción con bicapas fosfolipídicas. La demostración de que IFABP y LFABP pueden intercambiar ligandos en forma específica es el primer indicio de que IFABP podría interactuar con otros componentes celulares de naturaleza proteica cediendo sus ligandos. En este sentido, sería interesante analizar la interacción de las FABP con otras proteínas relacionadas al metabolismo de lípidos o a su regulación.
Hemos podido correlacionar la expresión de LFABP con una mayor eficiencia en la asimilación y la metabolización de los FA en células Caco-2. Sin embargo, una descripción molecular de los mecanismos por los que estos efectos son posibles escapan a nuestro entender actual y nuevos ensayos serán necesarios. Del mismo modo, sería interesante estudiar los mecanismos moleculares de señalización por los cuales la LFABP parece afectar la velocidad de proliferación y la diferenciación de estas células, en comparación con la influencia de la IFABP.
Figura 7.1 – Modelo de transporte vectorial de ácidos grasos en el enterocito mediado por IFABP y LFABP. La figura muestra en forma esquemática la participación de las FABP intestinales en la asimilación, metabolismo y transporte de ácidos grasos provenientes principalmente de la dieta. Las flechas negras muestran procesos ya evidenciados experimentalmente, mientras que las flechas grises representan procesos posibles y que serán objeto de estudio en nuevas líneas de trabajo. TG, Triglicéridos; FA, ácidos grasos; MG, monoacilglicéridos; ACA, acil-CoA; PL, fosfolípidos; CE, ésteres de colesterol; Qms, Quilomicrones; ACBP, proteína unidora de Acil-CoA; ACS, Acil-CoA Sintetasa; FAS, ácido graso sintasa; EML, Enzimas del metabolismo lipídico; FT, factores de transcripción.
Los resultados disponibles hasta el momento nos permiten proponer un modelo para la transferencia vectorial de ligandos en el enterocito en el que IFABP y LFABP tendrían funciones específicas (Figura 7.1). LFABP se cargaría con FA al interaccionar con membranas gracias a su marcada capacidad de asociación a las mismas en su forma apo; mientras que IFABP descargaría los ligandos durante la interacción con membranas, diferencialmente de acuerdo a la composición de las membranas aceptoras. Además, ambas proteínas serían capaces de intercambiar FA en forma colisional, de acuerdo a sus afinidades relativas. Por otro lado, LFABP también es capaz de unir otros ligando hidrofóbicos, como Acyl-CoA, MG o sales biliares; por lo que estaría participando además del transporte de otros metabolitos, que competirían con los FA. Para sus funciones, la región α-helicoidal de ambas FABP intestinales sería de gran importancia, sentando así las bases moleculares para un modelo de transporte vectorial de ligandos desde y hacia compartimentos intracelulares membranosos de distinta composición. También es necesario tener en cuenta que la caracterización in vitro descripta y la interacción con membranas podrían estar funcionando como un suplente de las estructuras reales presentes en las células. Por tal motivo también es necesario considerar la presencia de otras proteínas, en particular enzimas que participan del metabolismo lipídico (FAS, FAT/CD36, ACS, FATP4 o ACBP, sólo para nombrar algunas) y que serían los verdaderos dadores/receptores de los FA que transportan las FABP.
Los resultados de sobreexpresión de IFABP en distintos tipos celulares, y en particular células Caco-2, resultaron en una inhibición de la asimilación de FA y de la diferenciación celular; mientras que la sobreexpresión de LFABP promueve la asimilación de los mismos. Una posible nueva interpretación podría ser planteada para reinterpretar el efecto de la IFABP. Mientras que la expresión de la LFABP en células Caco-2 favorece al diferenciación y la asimilación de lípidos, la sobre expresión de IFABP podría estar compitiendo con LFABP por los ligandos, disminuyendo así la estimulación que ejerce esta última proteína. Para probar esta hipótesis, nuevos ensayos en células Caco-2 deficientes en LFABP pero que sobreexpresen IFABP ya se han planteado para el desarrollo de las herramientas necesarias.