Modulación de β-amiloide precursora de proteínas tráfico y el procesamiento de las lipoproteínas de baja densidad de receptores familia

La enfermedad de Alzheimer (EA) es la causa más común de demencia entre las personas de 65 años y mayores. Un diagnóstico de la EA es confirmada en el momento de la autopsia por la presencia de lesiones características en regiones específicas del cerebro, en particular, el hipocampo, amígdala, y de asociación cortices de la frontal, temporal y lóbulo parietal de la corteza [1]. Oportunamente, estas regiones afectadas son los responsables de la memoria, las emociones y las habilidades de toma de decisiones, que son problemas de AD en la demencia. Las lesiones encontradas en AD son los depósitos de amiloide en las placas cerebrovasculature y del parénquima cerebral e intracelulares neurofibrillary enredos. Placas amiloides son o bien denso / difuso o fibrilar en la naturaleza; fibrilar placas están rodeadas por distróficos neurites, activado microglia, astrocitos reactivos y, al mismo tiempo difusa falta placas y fibrillas se asocian con pocos o ningún distróficos neurites neuroglia o alterada.

Un importante componente de la placa amiloide se encuentra en AD es el ~ 4 kDa β-amiloide péptido (A β) [2], que es una división de productos de la β-proteína precursora amiloide (APP) [3]. A β varía en tamaño de 37 a 43 aminoácidos, sin embargo, un β42 (43) puede actuar como patógeno de semillas para la formación de placa fibrilar, ya que se encuentra en núcleos de insoluble fibrilar y difundir placas [4]. Una hipótesis actual conocido como la "hipótesis amiloide" postula que el aumento de la producción de A β o β Un reducido el metabolismo de los resultados en la formación de agregados A β depósitos conduce a la demencia AD (para revisión ver [5]). En apoyo de esta idea, los estudios in vitro han demostrado que un β42 agregados fibrillas y las formas más rápidamente y es más que un neurotóxico β40 [6 - 8]. In vivo, estudios en ratones demuestran que la expresión de un sólo humano no β42 A β40 resultados en abierta amiloide patología, indicando la exigencia de un β42 en una placa β deposición y patogénesis AD [9]. Es posible que la agregación de A β en fibrillas no es la causa principal de demencia AD. Estudios recientes también han asociado no fibrilar asambleas de β con una lesión neuronal, pérdida sináptica y la demencia asociada con EA. A estas asambleas β, incluidos soluble A β oligómeros y intraneuronal A β depósitos, han sido la hipótesis de que actúe como una solución pronta, factor causal en la patogénesis AD [1, 10].

Estudios genéticos han confirmado que el procesamiento de APP en A β es importante para la patogénesis AD. Mapeo de genes que segregan a las familias que desarrollan inicio precoz AD demencia (<65 años de edad) llevaron a la identificación de una mutación en el gen APP en el cromosoma 21 [11]. Veinticinco por separado patógenos mutaciones en el gen APP se han descrito en casos familiares de AD [12]. Varias de estas mutaciones aumentar el procesamiento de APP A β. Por otra parte, las personas afectadas por el síndrome de Down (trisomía-21), que tienen tres copias del cromosoma 21 y, por tanto, el gen APP, inevitablemente desarrollar AD. Las personas que tienen el síndrome de Down, pero falta la región del cromosoma 21 que contiene el gen APP no se desarrollan AD [13]. Juntos, estos hallazgos implican que una ganancia de la función de mecanismo de APP es un factor importante en el desarrollo de la EA. Aunque las mutaciones genéticas en APP, han mejorado nuestra comprensión de la biología de AD, éstos representan menos de un 1% de los casos conocidos AD [12]. Por esta razón, es de interés para estudiar las proteínas que interactúan con APP y modular su procesamiento a un β.

El gen APP es alternativamente longitudinalmente para producir tres principales isoformas de 695, 751, y 770 aminoácidos de longitud. Las dos isoformas ya APP, APP751 y APP770, contienen un 56 aminoácidos Kunitz inhibidor de la proteasa (KPI) homología dominio extracelular dentro de sus regiones. Doquier la APP es expresado por todo el cuerpo, pero APP695, que carece de los KPI de dominio, es la forma predominante se encuentra en las neuronas [14, 15], y puede desempeñar un papel en neurite resultado axonal y la brotación (para revisión ver [16]]. Focalizada supresión de la PAA de genes en ratones produce fenotipo no aparente, lo que sugiere que otros miembros de la APP familia, como precursor amiloide, como las proteínas-1 (APLP1) y 2 (APLP2), puede compensar su función [17]. Triple ratones knockout que carecen de APP, APLP1 y APLP2 mueren poco después de su nacimiento y tienen anormalidades craneales o displasia cortical, lo que sugiere una función esencial de este gen en la familia la migración neuronal y el desarrollo cerebral [18]. APP y APLP2 puede tener redundancia funcional en el desarrollo desde una doble knockout mouse de ambos genes muestra un post-natal letal fenotipo mientras que un doble knockout mouse de APP y APLP1 es viable [19]. APP, sin embargo, es el único miembro de la familia para contener la A β región y producir la AD-asociado un péptido β.

Durante su tráfico a la superficie celular y en la vía endocítica, APP pueden sufrir proteólisis secretase de enzimas para la liberación, ya sea un péptido β (amyloidogenic vía) o un corto, no tóxico conocido como péptido SAPP (no amyloidogenic vía) [20] (Fig. 1]. En la vía amyloidogenic, APP es la primera exfoliados en una β-secretase sitio de la enzima BACE (β-APP cleaving sitio enzima), que libera un soluble β-APP exfoliados fragmento (SAPP β) y deja un 99 aminoácidos C-terminal del fragmento (CTF), conocido como C99 adjunta a la membrana. C99 es exfoliados posteriormente por un γ-secretase / presenilin complejo intramembrane dentro de su región para liberar el péptido A β [1]. En el no-amyloidogenic vía, APP es procesada por una α-secretase que dentro de los clips de A β región, lo que resulta en la liberación de un soluble ~ 110-120 kDa α-exfoliados APP fragmento (SAPP α). Este itinerario también publica una serie CTF que es de 83 aminoácidos de longitud conocido como C83. C83 también puede ser exfoliados de γ-secretase poner en libertad a p3. En tanto el amyloidogenic y no amyloidogenic itinerario, el γ-secretase división de APP también puede liberar un dominio intracelular APP fragmento (AICD). El procesamiento de APP para separar estos componentes pueden tener importantes consecuencias en ambos enfermos y fisiología normal (para revisión ver [21]]. SAPP, que contiene un KPI de dominio, ha sido identificado como el inhibidor de la proteasa serina, la proteasa nexin II (PNII), que inhibe la serina proteasa factor XIa en la cascada de la coagulación de la sangre [22, 23]. Además, el C-terminal de productos de APP puede activar la transcripción de genes en concierto con otras proteínas, como FE65 [24].

La presencia de APP y productos de APP en clathrin revestido con vesículas primero en sugerir que la amyloidogenic procesamiento de APP podría ocurrir en la vía endocítica [25]. En 1994, Koo y Squazzo puso de manifiesto que la superficie celular radiomarcada APP libera un β, y que la endocitosis de APP es también necesario para una producción de β. La inhibición de la endocitosis superficie celular APP por el agotamiento de potasio, lo que perturba la formación de clathrin lattices, o por C-terminal de supresiones de la PAA cola, que elimina la internalización de motivos importantes, conduce a una disminución en la producción de β A junto con un aumento de la superficie celular APP SAPP y la secreción de α [26].

La cola citoplásmica de APP contiene dos motivos, YENPTY y YTSI, que son similares a las tirosina-basado NPXY y YXXØ (donde X puede ser cualquier aminoácido y Ø es cualquier aminoácido con un voluminoso grupo hidrofóbico) endocítica consenso motivos se encuentran en otros conocido endocítica receptores como la lipoproteínas de baja densidad y del factor de crecimiento epidérmico receptores [27]. Fusing la política de asociación activa a la cola ectodominio del receptor de transferrina dado lugar a un receptor funcional endocítica [28]. Sin embargo, la tasa de endocitosis mediada por la política de asociación activa cola es relativamente lento a ~ 6% / minuto [29]. El uso de etiquetado metabólica seguida de la superficie celular biotinylation, Lai et al. (1995) demostró que la supresión de la YENPTY motivo en toda su longitud APP tanto disminuyó endocitosis y el aumento de la secreción de α SAPP. Radioiodinated El uso de un anticuerpo monoclonal contra la APP para supervisar su tráfico, también se indica que la supresión de toda la cola aumentó APP APP retención en la superficie celular y SAPP α producción de 2,5 veces en comparación con los de tipo salvaje APP [30]. Más análisis mutacional indicó que la endocitosis motivo dominante dentro de la política de asociación activa era la cola tetrapeptide YENP [31].

Estos estudios establecen una estrecha correlación entre la PAA y endocitosis Una secreción de β. Importantes esfuerzos de investigación han estudiado la localización de las secretasas que participan en la transformación APP. La reciente identificación de los endosomally localizado β-secretase, BACE, también apoya la idea de que un β está formada por la vía endocítica. BACE localiza a la Golgi y endosomes y ha óptima actividad en el ácido pH endosomal encuentran dentro de compartimentos [32]. Componentes de la γ-secretase complejo se han localizado en el retículo endoplasmático (ER), lisosomas y la superficie celular [33, 34], mientras que α-secretase actividad se encuentra principalmente en la superficie celular [35]. Desde el secretasas responsable de la APP han proteólisis óptima actividad enzimática o la distribución en determinados compartimentos celulares, cambio de PAA a estos compartimentos conduce a una mayor probabilidad de que APP se exfoliados de que secretase.

Cuando la superficie celular APP es internalizado a la endosomes, es exfoliados a la β-secretase sitio de BACE, y luego regresó a la superficie celular o traficados a los lisosoma donde se exfoliados de γ-secretase para producir un β. Por otra parte, si APP acumula en la superficie celular que tiene una mayor disponibilidad de α-secretase es la interacción y exfoliados SAPP α a través de la no-amyloidogenic vía. Aunque una gran cantidad de trabajo se ha dedicado al estudio de la APP dentro del tráfico vía endocítica, sólo hay pruebas de que las nuevas APP-que interactúan los receptores pueden afectar a su tráfico y su procesamiento. Esta revisión se centra en varios miembros de las lipoproteínas de baja densidad de receptores de familia que han demostrado para interactuar e influir en la localización celular y el procesamiento de APP en A β.

La familia del receptor de LDL se compone de una gran clase de superficie celular de receptores de diversa función. La familia está compuesta actualmente por el receptor de LDL, LDL receptor relacionadas con las proteínas (PRL, también conocido como LRP1), receptor de LDL relacionados con la proteína 1B (LRP1B), megalin/LRP2, la lipoproteína de muy baja densidad de receptores (VLDLR), apoE receptor 2 (apoER2), LRP4/MEGF7, LRP5, LRP6, y la clasificación de proteínas relacionadas con los receptores que contengan LDLR de clase A se repite (sorLA) o LR11 (Fig. 2]. Aunque los miembros de la familia del receptor de LDL realizar una variedad de funciones de metabolismo del colesterol para la señalización celular, comparten varias características estructurales y motivos: 1) ligando vinculante complemento de tipo cisteína ricos se repite, 2) factor de crecimiento epidérmico (EGF) receptor - como se repite, 3) YWTD β-hélice dominios, 4) una o más endocítica motivos dentro de sus dominios frente al citoplasma como NPXY, YXXØ o di-leucina motivos [36], y 5) unión de la apolipoproteína E (apoE), una proteína implicada en el transporte de colesterol. Curiosamente, apoE existe en tres isoformas (E2, E3 y E4) en los seres humanos, y la presencia de un alelo ε4 representa un factor de riesgo genético de aparición tardía AD [37].

PRL es un multi-funcional endocítica receptor que es altamente expresado en el cerebro. En ~ 600 kDa en tamaño, PRL es uno de los mayores receptores de la familia del receptor de LDL. PRL se sintetiza como un solo polipéptido precursor y es exfoliados de furin en el trans-Golgi red para producir un no-covalentemente asociados heterodimer: una pesada cadena (~ 515 kDa) que contiene el ligando extracelular y vinculante dominios de PRL y una cadena de luz ( 85 kDa), que contiene el dominio de transmembrana y cola citoplásmica de PRL. La subunidad 515 kDa contiene cuatro putativo ligando vinculante dominios (designados por números romanos I, II, III y IV) [38] que consta de 2, 8, 10 y 11 de cisteína ricos en complemento de tipo repite, respectivamente. Cada uno de estos grupos se intercalan con FEAG precursor de homología YWTD repite y repite que forma β-hélice módulos (Fig. 2].

Dos enfoques han sido empleados con éxito para identificar qué grupo de ligando vinculante repite dentro de PRL es responsable de la unión a ligandos. En un enfoque, PRL minireceptors fueron generados por la fusión de diversos grupos de ligando vinculante repite a la luz PRL-cadena y medir su capacidad de mediar la internalización ligando [39, 40]. Otro enfoque ha sido la creación de receptor soluble recombinante fragmentos que pueden ser probados individualmente para ligando vinculante [41]. Estos estudios también han sido ayudadas por el descubrimiento de la ~ 39 kDa receptor-proteína asociada (PAR) que tiene gran afinidad por el PRL (para revisión ver [42]]. RAP es normalmente una proteína ER residente que sirve como un chaperón molecular para los miembros de la familia del receptor de LDL para prevenir prematura unión de ligandos y ayuda a su buen plegables. Purificada RAP es una excelente herramienta farmacológica, ya que su aplicación exógena se encontró a antagonizar universalmente vinculante de ligandos a PRL, así como otros miembros de la familia del receptor de LDL. La mayoría de PRL ligandos, entre ellos el PAR, se ha demostrado que se unen a los dominios II y IV con la misma afinidad. No ligando se ha demostrado dominio de obligar a I y sólo RAP apoE y se encontraron de obligar a dominio III [40, 43, 44]. LRP fue inicialmente identificado como un receptor activado de alfa-2-macroglobulina (α2 M) [45]. Desde entonces, LRP ha demostrado de obligar a endocytose y más de 30 estructural y funcionalmente diferentes ligandos. La función de estos ligandos pueden dividirse en varias categorías, incluyendo el metabolismo de las lipoproteínas, proteinasas, inhibidor de proteinasa-complejos, factores de coagulación sanguínea, factores de crecimiento, proteínas de matriz extracelular, chaperones, bacterias y / proteínas virales. Numerosos ligandos podrán quedar vinculadas PRL de las interacciones, ya sea con una combinación de repeticiones dentro de un mismo ligando vinculante de dominio o varias repeticiones de separar ligando vinculante dominios [46].

Los 100 aminoácidos frente al citoplasma de la cola de PRL NPXY contiene dos motivos, uno YXXØ motivo, y dos di-leucina motivos. Una característica única de PRL es su rápida tasa de endocitosis, con la mitad de los receptores en la superficie celular capaz de interiorizar dentro de los 30 segundos (t _{1 / 2} <0,5 min) [47]. Otros miembros de la familia del receptor de LDL endocytose a tasas mucho más lento, por ejemplo, ha megalin a _{1 / 2} ~ 4,8 min y la apoER2 ha de hasta _{1 / 2} ~ 8,1 min [48]. El uso de mutagénesis dirigida sitio, Li et al. (2000) define la YXXL motivo y distal di-leucina repetir como los principales motivos endocítica en el PRL cola. Aunque la capacidad de PRL endocytose rápidamente a una amplia variedad de ligandos sugiere una función principal como transportista de carga, varios estudios han encontrado que el dominio citoplásmico PRL interacciona con proteínas implicadas en la señalización celular, transporte axonal, los receptores de glutamato y andamios. Estas proteínas incluyen adaptador para minusválidos-1 (Dab1), FE65, PIJ-1 y 2, y la División del Sector Privado-95 [49, 50]. Estos hallazgos indican que la PRL puede tener los dos roles de transducción de señales del receptor y un importante receptor de transporte de carga. PRL también puede funcionar en la plasticidad sináptica y la memoria a través de asociación con tejido de tipo activador del plasminógeno (tPA) [51], por influir en la afluencia de calcio a través de los receptores NMDA [52], o interacciones con ApoE y KPI que contienen APP en el giro dentado [53 ].

Desde LRP es un receptor neuronal para apoE, un conocido factor de riesgo AD, LRP fue investigado por su importancia en patología AD. A partir de estos estudios, PRL se ha relacionado con la AD de varias maneras. En primer lugar, PRL medie la liquidación de A β, ya sea in vitro de unión a una misma β β o un complejo de apoE, activado α ₂ M, lactoferrina o [54 - 57]. En segundo lugar, PRL y sus ligandos se encuentran en las placas amiloides en cerebros de AD y también en las placas amiloide fibrilar en un modelo murino de AD [58 - 60]. Por último, varios polimorfismos en el gen PRL en el cromosoma 12 se han asociado con EA: a 5 'tetranucleotide repito, una sola base par el cambio en el exón 3 (C766T), y un poco de protección polimorfismo en el exón 6 [61 - 63]. Debe señalarse sin embargo, que una serie de documentos recientes han descontado una asociación entre el 5 'tetranucleotide repetición de PRL y AD [64 - 66]. Por el contrario, la C → T cambio en el exón 3 ha sido confirmado por estudios adicionales y en distintos grupos étnicos [65, 67 - 69]. A pesar de este silencio polimorfismo no afecta la estructura de proteínas, un análisis de AD reveló que los pacientes portadores del alelo T tenía una edad más tardía de inicio que los no portadores. AD casos con C / T o T / T genotipos también tuvo significativamente más altos niveles de PRL cortical en comparación con los transportistas de la C / C genotipo, lo que indica un posible efecto protector de los niveles más altos de PRL y / o el alelo T [70]. Adicional podrá ser necesario realizar estudios como este polimorfismo ha sido criticado por ser sólo débilmente correlacionada con el AD [71]. En general, estos hallazgos sugieren que la PRL podría desempeñar un papel en el desarrollo de AD patología.

Aunque es posible que PRL desempeña un papel en la liquidación de A β, sino que también altera el metabolismo de A β a través de extracelulares e intracelulares interacciones con la A β precursores, APP. Varios estudios han indicado que el procesamiento de APP en A β se modifica la expresión de PRL. En 1995, Kounnas et al. informó que se une y PRL secretada interioriza SAPP α, que contiene una KPI dominio. Poco después, se demostró que la superficie celular KPI que contienen APP complejo con factor de crecimiento epidérmico proteína de unión (EGFBP) está interiorizado de PRL [72]. Esta internalización de APP fue inhibido por el antagonista de PRL, RAP, lo que indica que la superficie celular y secretada APP son degradadas por la vía de una mutua que requiere PRL.

Un intracelular también existe interacción entre PRL y no contienen KPI APP a través del adaptador de proteínas citoplasmáticas, FE65. FE65 contiene una WW de dominio y de dos dominios de fosfotirosina vinculante (PTB1 y PTB2), similar al adaptador de proteínas en situación especialmente difícil. El PTB de dominios FE65 específicamente obligar ψ XNPXpY (donde ψ es un residuo hidrofóbico y PY es la fosfotirosina) en los receptores de motivos colas [73]. APP vinculante para FE65 no depende de fosforilación, pero puede ser abolida por la mutación de la primera dentro de la tirosina YENPTY motivo de APP [74]. Derribo experimentos demostraron que el amino-terminal PTB1 de FE65 se une a la PRL y carboxilo terminal PTB2 de FE65 une APP [50], lo que sugiere que FE65 podría actuar como un adaptador para estos dos complejos de proteínas. Un frente al citoplasma de la interacción entre APP y PRL, puente de FE65, podría fortalecer aún más la asociación entre la PRL y KPI que contienen las formas de APP y también cuenta para una asociación entre la no-KPI que contengan APP y PRL. Estas interacciones entre APP y PRL en la superficie celular y en el aparato de Golgi se han justificado con la superficie celular biotinylation, co-immunoprecipitation, la resonancia de fluorescencia y la transferencia de energía (FRET) experimentos en células overexpressing APP, PRL y FE65 [75, 76].

Para determinar si interrumpir la interacción entre la PRL y la APP podría influir en el procesamiento de APP en A β, Ulery et al. (2000) que antagoniza el extracelular interacción entre la superficie celular y PRL APP con RAP. Células que expresan APP751 fueron incubadas con el PAR de cinco días. Sorprendentemente, el tratamiento a largo plazo de células con RAP provocado un aumento de la superficie celular APP y una disminución en la producción de β A. En el mismo estudio, co-transfección de APP en PRL y PRL-deficiencia de células, dio lugar a un ~ 3 veces mayor en los niveles A β en los medios de comunicación en comparación con los medios de comunicación a partir de células transfectadas con APP solo. Estos datos demuestran que PRL expresión puede influir en el procesamiento de APP β A, posiblemente a través de una interacción entre extracelular PRL y APP.

En un estudio utilizando PRL + / - o PRL-/ - fibroblastos de ratón que expresan APP751, Pietzrik et al. (2002) demostró que las células que expresan PRL endógena o transfectadas con un PRL C-terminal fragmento han aumentado un β y la disminución de los niveles SAPP α en comparación con los niveles de PRL nulo células. Estos estudios indican que el dominio citoplásmico de PRL por sí sola es suficiente para que su efecto sobre el procesamiento de APP. En el mismo estudio, se demostró que las células que expresan PRL tienen una mayor proporción de intracelular a la superficie celular APP en comparación con el PRL-null células, lo que sugiere que la tasa de internalización de APP se ve reforzada con PRL expresión. Curiosamente, la expresión de un PRL C-terminal con un fragmento → Y una mutación en el distal NPXY motivo no disminuyó los niveles SAPP α. Desde esta tirosina es también importante para PRL endocitosis [47], es posible que la mutación de este residuo influido en la endocitosis de PRL este fragmento, que también afectan a APP endocitosis y procesamiento. Los estudios realizados en nuestro laboratorio se comprobó que mutaciones en este distal NPXY motivo de PRL, así como la leucina en el YXXL endocítica motivo el aumento de la superficie celular niveles de PRL y también dio lugar a una acumulación de células superficiales APP [77]. Curiosamente, encontramos que sólo cuando ambas PRL y APP se overexpressed juntos que hay una acumulación neta de A β extracelular. Cuando solo se PRL overexpressed, endógeno A β niveles en los medios de comunicación fueron más bajos debido probablemente a la capacidad de PRL y de obligar a un endocytose β.

Ye et al. (2005) informó recientemente que la aplicación de ApoE4 a células que expresan que carecen de KPI-APP aumentos APP endocitosis y un β niveles [78]. Este efecto fue abolido cuando las células fueron co-incubadas con PAR o cuando la expresión de PRL se redujo utilizando pequeños ARN de interferencia. Estos resultados sugieren que la unión de ApoE PRL a causa de los niveles A β a aumentar. Aunque este estudio ofrece una interesante relación entre la patogenicidad de alelo ApoE, LRP, APP y endocitosis y procesamiento, no está claro cómo la unión de ApoE4 a PRL influencias APP procesamiento. Los estudios futuros deberían determinar si ApoE vinculante para PRL altera PRL endocitosis, localización, o su capacidad de interactuar con APP. Dado que estos estudios se realizaron con APP que carece de un extracelular interacción con PRL, es posible que ApoE4 vinculante aumentaría una interacción intracelular entre PRL y APP.

Nuestro laboratorio ha demostrado también un importante vínculo entre la expresión y PRL A β niveles in vivo [79]. Expresión de un minireceptor PRL funcionales en las neuronas de un ratón modelo de amiloide de la EA se asoció con un aumento en β soluble A los niveles y déficit de memoria en edades comprendidas entre los ratones. Estos cambios en el tráfico de APP y el tratamiento parece estar relacionada con el rápido ritmo de PRL endocitosis. En total, estos resultados indican que las interacciones entre PRL y APP tienen la capacidad de modular los niveles de A β.

Los recientes hallazgos que interactúa con PRL presenilin 1 y BACE y es un sustrato para γ-secretase y β-secretase [80 - 82] sugieren que las alteraciones en el procesamiento de APP LRP podría ser más compleja de lo inicialmente considerado. PRL pueden influir en el acceso a la APP secretasas a través de interacciones con el secretasas ellos mismos o por cambios en la compartimentación de las APP. En el caso de γ-secretase actividad, PRL C-terminal fragmentos pueden competir con APP a través de la división [82]. En el caso de β-secretase actividad, PRL Mayo cooperativa ayuda interacciones entre APP y BACE posiblemente en lípidos balsa dominios [80, 83]. La reciente generación de un ratón que carece de PRL selectivamente en las neuronas diferenciadas, pueden proporcionar un modelo útil para analizar el efecto de PRL en la deposición amiloide [84].

LRP1B caracteriza por primera vez en 2000 como un nuevo receptor de LDL miembro de la familia con una extensa homología de PRL [85]. LRP1B comparte el 59% de aminoácidos con identidad PRL. La estructura general de LRP1B es como PRL similar con el espaciamiento de sus 32 cisteína ricos ligando vinculante repite en cuatro grupos de putativo ligando vinculante dominios, ocho FEAG precursores de dominios y dos NPXY motivos dentro de su cola citoplásmica. Hay dos grandes diferencias estructurales entre PRL y LRP1B. LRP1B contiene un nuevo ligando vinculante dentro de repetir ligando vinculante dominio IV y también tiene un único 33 secuencia de aminoácidos dentro de su citoplasma en la cola [85, 86] (ver Fig. 2].

LRP1B fue inicialmente llamado PRL-suprimido en los tumores (PRL-DIT), ya que en un estudio de pulmón de células no pequeñas líneas celulares de cáncer (NSCLC) LRP1b el gen se ha eliminado o inactivado en el 40% de las líneas celulares [85]. Desde entonces, la inactivación del gen LRP1b También se ha descrito en el grado 3 (G3) de cáncer urotelial [87] y de esófago carcinomas de células escamosas [88]. Debido a su pérdida de función en las líneas celulares de cáncer, es la hipótesis de que LRP1B actúa como un supresor de tumor. Además, el patrón de expresión de LRP1B sugiere que puede tener una función importante en el cerebro. Análisis de tejido de expresión establecido LRP1B que se expresó principalmente en el cerebro, tiroides y glándulas salivales [86] y la hibridación in situ de secciones de tejido determinado que LRP1B expresión mRNA en el cerebro es más alto en el giro dentado del hipocampo ventral y al cuarto ventrículo [89].

Con el fin de determinar el tráfico y la función de LRP1B, nuestro laboratorio creado un minireceptor consistente en su cuarto putativo ligando dominio vinculante, el pleno dominio de transmembrana y cola citoplásmica [86]. Este LRP1B minireceptor, designado mLRP1B4, contiene dos de las principales diferencias estructurales entre PRL y LR1B - un extra ligando vinculante repetir frente al citoplasma y un 33 aminoácidos repetir. PAR se une ambos mLRP1B4 y el análogo PRL minireceptor (mLRP4). Varios otros PRL ligandos se unen también LRP1B, incluidos los conjuntos de uroquinasa y activador del plasminógeno inhibidor del activador del plasminógeno tipo-1 [86]. Utilizando ^I-125 etiquetada PAR, Liu et al. (2001) midió la tasa de endocitosis de la LRP1B minireceptor. LRP1B exhibe un ritmo mucho más lento de endocitosis (t _{1 / 2>} 10 min) en comparación con PRL (t _{1 / 2} <0,5 min) [86], lo que puede influir en la distribución celular y catabolismo de ligandos [86, 90] .

Desde LRP1B comparte varios ligandos con PRL, tratamos de determinar si LRP1B también podrían interactuar con APP. Si la rápida tasa de endocitosis de PRL es responsable de facilitar el procesamiento de APP en A β [91, 92], la hipótesis de que una interacción entre APP y LRP1B, que tiene un ritmo mucho más lento de endocitosis, daría lugar a una disminución de la producción de β. El uso de un LRP1B minireceptor, encontramos que mLRP1B4 APP y formar un complejo immunoprecipitable [93]. Por otra parte, mLRP1B4 obligado y ha facilitado la degradación de una isoforma soluble de APP que contiene un inhibidor de proteinasa Kunitz (KPI) de dominio, pero no soluble APP KPI que carecen de un dominio. A consecuencia funcional de mLRP1B4 expresión es un importante acumulación de APP en la superficie celular, que está probablemente relacionado con el lento ritmo de endocitosis LRP1B. Más importante aún, las células que expresan mLRP1B4 que acumuló la superficie celular APP producido menos un β y más solubles secretadas APP. En consonancia con nuestra búsqueda de una disminución de los niveles de β, mLRP1B4 transfectadas las células también tenía 40% menos de β-CTF a larga duración en comparación con el APP vector vacío transfectadas las células [93].

Para determinar si β-secretase transformación fue un factor limitante para la producción de A β en las células que expresan mLRP1B4, transfectadas transitoriamente la β-APP exfoliados fragmento, C99, en mLRP1B4 o vector vacío transfectadas las células. Hemos detectado todavía menos una β en los medios de comunicación de mLRP1B4 células en comparación con el vector vacío transfectadas las células, lo que indica que las alteraciones de tráfico APP/C99 en lugar de cambios en β-secretase actividad que contribuyó a la disminución de los niveles de A β se encuentran en las células que expresan mLRP1B4 [93] .

El uso de un anticuerpo contra el C-terminal de LRP1B, confirmó que la expresión LRP1B en el nivel de proteínas en la corteza, hipocampo y cerebelo. Es interesante que hemos detectado los niveles más altos de LRP1B en el cerebelo que es una región que es relativamente poco afectada en AD [93]. Los estudios futuros aún se necesitan para hacer frente a LRP1B si se alteran los niveles en cerebro humano en condiciones normales y estados patológicos. Dado que estos estudios sugieren su expresión puede disminuir la liberación extracelular de A β, el examen de la regulación de LRP1B puede tener importantes aplicaciones en AD terapia.

SorLA/LR11 fue descrita por primera vez en 1996 como una ~ 250 kDa receptor con 11 putativo ligando vinculante complemento de tipo repite, 5 YWTD dominios, y una proteína vacuolar clasificación 10 proteínas (vps10p) de dominio, que es homóloga a una levadura que transporta receptor proteínas entre los fines de Golgi y un endosoma prevacuolar-como compartimento [94]. Abundantes expresión de mRNA sorLA/LR11 se encontró en cerebro humano, la médula espinal, y los testículos [95]. Las funciones de SorLA/LR11 no son totalmente conocidos. Comparte estructurales y funcionales similitudes con la familia del receptor de LDL en su capacidad de obligar a internalizar y PAR, ApoE, y de lipoproteína lipasa [95, 96]; sin embargo, su tasa de endocitosis es mucho más lento de lo PRL. Un receptor quimérico frente al citoplasma de los dominios transmembrana y de SorLA/LR11 endocytosed sólo el 60% de obligado ligando después de 15 min de incubación a 37 ° C [96]. Desde SorLA/LR11 también se considera parte de la familia de VPS10 de dominio que contienen los receptores, su función principal puede ser la chaperona de proteínas intracelulares como un receptor de la clasificación. SorLA/LR11 no parece desempeñar un papel importante en el desarrollo desde SorLA/LR11 receptor de los ratones deficientes fueron viables y fértiles [97, 98].

Es la hipótesis de que SorLA/LR11 expresión puede desempeñar un papel preventivo en AD demencia porque SorLA/LR11 transcripciones se redujeron reguladas en lymphoblasts de AD pacientes. También SorLA/LR11 menos proteína se encuentra en las neuronas de los cerebros de AD inmunocitoquímica y Western Blot [99]. Para determinar la pertinencia de SorLA/LR11 expresión de una transformación β, Andersen et al. (2005) examinó si SorLA/LR11 puedan interactuar con APP y afectar a su localización celular [97]. El uso de varios métodos, incluyendo la resonancia de plasmones superficiales análisis, inmunocitoquímica y co-immunoprecipitation, que puso de manifiesto que SorLA/LR11 interactuar y APP. Otros estudios dilucidado APP que interactúa con el grupo de extracelular ligando vinculante complemento de tipo repite en SorLA/LR11 similar al APP vinculante para el ligando vinculante repite en PRL [77, 100]. A diferencia de la interacción entre PRL y LRP1B, KPI el dominio de APP no era necesaria para una interacción con extracelular SorLA/LR11 [100].

Expresión de SorLA/LR11 cambiado la localización de APP en fracciones de membrana ER y la membrana plasmática a los cis-Golgi y principios de endosomes [97]. En una línea celular neuronal, expresión SorLA/LR11 también redujo la superficie localizada APP y ha dado lugar a una acumulación de maduras, glucosilada APP [97]. Estas alteraciones en el tráfico de APP se asociaron con una disminución en el procesamiento de APP A β. En este estudio, se APP overexpressed con SorLA/LR11 y los niveles de larga duración APP parece ser estable. En otro estudio en que APP no se overexpressed, SorLA/LR11 expresión también redujo los niveles de larga duración endógeno APP aunque los autores señalan que los niveles de mRNA APP fueron sin cambios [101]. APP si se overexpressed o no, SorLA/LR11 expresión disminuyó significativamente los niveles de A β [97, 101]. Estos hallazgos sugieren que la expresión de APP SorLA/LR11 altera el tráfico a través de la vía secretora, impide el tráfico de APP a la superficie celular y pueden influir en su volumen de negocios. De acuerdo con el correlato estudios en seres humanos y los hallazgos in vitro, la ablación de SorLA/LR11 expresión en ratones aumentó endógeno murino A β niveles en la corteza cerebral de ~ 30% en comparación con los controles [97].

Aunque SorLA/LR11 expresión alterado el tráfico de APP dentro de compartimentos intracelulares, no cambiar la tasa de endocitosis de APP como en el caso de PRL [92, 102]. Curiosamente, se encontró SorLA/LR11 para interactuar con BACE y parecía competir con las interacciones entre APP y BACE en el aparato de Golgi [102]. Además, se ha informado de que SorLA/LR11 es también proteolytically procesados por γ-secretase [103] y propone actuar como un sustrato competitivo con APP para γ-secretase actividad. En total, estos resultados indican actual que regula SorLA/LR11 APP tráfico discreto en compartimentos intracelulares y también influye en sus interacciones con secretasas. Disminución de los niveles de SorLA/LR11 que se encuentran en AD podría resultar en un aumento de las interacciones entre APP y BACE lo que aumentaría su procesamiento a C99. Con menos SorLA/LR11 expresión, C99 tendría una mayor oportunidad de ser exfoliados de γ-secretase resultante en los niveles más altos de A β. Desde SorLA/LR11 límites APP transformación en A β sería importante saber cómo este receptor está regulada. Se ha demostrado anteriormente que la expresión y proteólisis de SorLA/LR11 puede ser mayor si su unión a ligandos, como el neuropéptido cabeza activador [104]. Otros ligandos de SorLA/LR11 electrónico. G. ApoE, o posible e ligandos. G. SAPP, que están vinculados a AD patogénesis son posibles candidatos y deben ser investigadas.

ApoER2 es principalmente conocida por su papel en el desarrollo cortical y la migración neuronal. Junto con VLDLR, ApoER2 actúa como un co-receptor para Reelin, una importante proteína de señalización extracelular que regula la posición de las neuronas corticales [105]. Recientemente, varios estudios han sugerido que Reelin vinculante para ApoER2 también puede influir en la función sináptica, el aprendizaje y la memoria en el cerebro adulto. ApoER2 knock-out ratones tienen un déficit en el aprendizaje y la memoria del hipocampo y el tramo preparativos de estos ratones son deficientes en la potenciación a largo plazo (LTP), un fenómeno asociado con la plasticidad sináptica [106]. La razón de este déficit podría ser debido a la última conclusión de que ApoER2 interactúa con extracellularly la RN1, NR2A y NR2B subunidades de los receptores NMDA y también se asocia con intracelularmente PSD-95, que ambas proteínas tienen un papel importante en la plasticidad sináptica [107, 108] . Por otra parte, splicing alternativo del gen que codifica ApoER2 resultados en un 59 aminoácidos que insertar citoplásmica es selectiva upregulated durante los períodos de alta actividad en ratones. La presencia de esta documentación en ApoER2 era necesario para la propagación de LTP de Reelin y también en la fosforilación de receptores NMDA después de Reelin vinculante [107].

Además de sus interacciones con el receptor NMDA, que recientemente se ha descubierto que ApoER2 puede asociarse con APP a través de F-spondin, una proteína asociada con la matriz extracelular [109]. F-spondin expresión por sí sola fue previamente demostrado que inhiben la BACE que dependen de APP división y disminución APP β-CTF niveles [110]. Una interacción entre APP y ApoER2 se puso de manifiesto al co-immunoprecipitation de lisados neuronal primaria de las culturas y las células COS7. Incubación con F-spondin que contienen este medio el aumento de la interacción de más de 100%, lo que sugiere un papel importante de F-spondin en la agrupación de estas proteínas [109]. Es interesante concurrentes expresión de APP, ApoER2 y F-spondin se traduce en un aumento en la superficie celular niveles de APP y ApoER2.

La agrupación de ApoER2 y APP con F-spondin altera la tramitación de estas dos proteínas de superficie celular. Con el aumento de la superficie celular de los niveles ApoER2 y APP, los autores encontraron un aumento en secretada ApoER2 SAPP y α y un aumento de sus FASC [109]. ApoER2 expresión con F-spondin también se asoció con una reducción de un β y β-CTF niveles, lo que indica una disminución en el procesamiento de APP β-secretase. La capacidad de F-spondin y ApoER2 para disminuir el procesamiento de APP β-secretase fue inhibida por la preincubación de células con el PAR, lo que indica el dominio extracelular de ApoER2 es importante para la F-spondin APP y las interacciones [109]. Sería interesante saber si otros ApoER2 ligandos extracelulares, tales como ApoE, también podría perturbar ApoER2 interacciones con APP y alterar su influencia en la transformación APP.

Utilizando una conocida FE65 que dependen de APP luciferase transactivation ensayo [24], en el que luciferase transactivation depende de FE65 y γ-secretase división de APP, se constató que la aplicación de soluble F-spondin disminuyó luciferase transactivation [109]. Esta disminución en luciferase transactivation de fragmentar la política de asociación activa y la acumulación de APP FASC con ApoER2 expresión ApoER2 sugieren que también podría influir en la actividad transcripcional abajo de APP. Futuros estudios son necesarios para determinar si estos procesos podrían influir en la actividad sináptica y AD patogénesis.

Un nuevo hallazgo es que, como PRL, ApoER2 se proteolytically procesados por un metalloproteinase a la superficie de la célula que libera un fragmento extracelular soluble, y posteriormente por γ-secretase poner en libertad a un dominio intracelular [111]. La unión de ligandos ApoER2, ApoE y α2 M, así como F-spondin a ApoE influencias ApoER2 proteólisis. Actualmente, la función de estos fragmentos transformados se desconoce. Posteriormente, será esencial para determinar si el procesamiento proteolítico de ApoER2 podría modificar sus interacciones con APP y los receptores NMDA y la influencia de un β niveles y / o la actividad sináptica.

Las alteraciones de procesamiento de APP a favor β A la producción y la acumulación de A β en el cerebro son los principales eventos patogénicos en AD. Una serie de proteínas, entre ellos varios miembros de la familia del receptor de LDL, se han encontrado para interactuar con APP y regular el tráfico y su procesamiento. En esta revisión, hemos hablado de varios posibles mecanismos por los cuales el tráfico de APP y el procesamiento están regulados por PRL, LRP1B, SorLA/LR11 y ApoER2 (Fig. 3]. Por LRP y LRP1B, la endocitosis y expresión de estos receptores pueden tener funciones opuestas en cuanto a su capacidad para influir en APP endocitosis y, por tanto, dar lugar a un aumento de los niveles de β con PRL y la disminución de los niveles A β con LRP1B expresión. Expresión de SorLA/LR11 altera el tráfico de APP para discretos compartimentos intracelulares que se traducen en una disminución en los niveles A β. El descubrimiento de una interacción entre ApoER2, APP, y F-spondin revela una compleja entre la matriz extracelular y ApoER2 a la superficie celular que pueden disminuir el procesamiento de APP A β. Aunque nos hemos centrado principalmente en las funciones de estos receptores LDL miembros de la familia en APP, estos receptores también están regulados por splicing alternativo y con sujeción a proteólisis que pueden influir en intrincadas vías de señalización intracelular. Futuros estudios son necesarios para determinar si las interacciones entre estos receptores, APP y otros ligandos o co-receptores puede activar cascadas de señalización corriente abajo que pueden tener efecto en última instancia, la patogénesis de la EA. La regulación de procesamiento de APP en A β es de por sí complejo; sin embargo, el descubrimiento de que estos receptores LDL miembros de la familia son capaces de afectar a su tratamiento es un paso importante para descubrir nuevas terapias para reducir un β y sus asociados demencia.

LDL, las lipoproteínas de baja densidad; AD, la enfermedad de Alzheimer; A β, β-amiloide péptido; APP, β-amiloide precursora de proteínas; APLP1, precursor amiloide, como las proteínas-1; APLP2, precursor amiloide, como las proteínas-2; SAPP, soluble APP fragmento ; SAPP β, β-soluble exfoliados APP fragmento; BACE, β-APP cleaving sitio enzima; CTF, C-terminal del fragmento; PNII, la proteasa nexin II; ER, retículo endoplasmático; CHO, ovario de hámster chino, LRP, las lipoproteínas de baja densidad de receptores relacionados con las proteínas; VLDLR, lipoproteína de muy baja densidad de receptores; apoER2, apoE receptor 2; sorLA, sortingprotein relacionados con los receptores que contengan LDLR de clase A se repite; PAR, los receptores asociados a proteínas; α2 M, alfa-2-macroglobulina; tPA, los tejidos de tipo activador del plasminógeno; FE65L1, FE65-al igual que las proteínas; EGFBP, factor de crecimiento epidérmico proteína de unión; mLRP4, PRL minireceptor; mLRP1B4, LRP1B minireceptor; KPI, Kunitz inhibidor de proteinasa; vps10p, proteína vacuolar clasificación 10 proteínas; LTP, a largo plazo la potenciación.