GEFT

El factor de intercambio de nucleótidos de guanina Rho 25 , también conocido como factor de intercambio de nucleótidos de guanina ( GEFT ), es una proteína codificada en humanos por el gen ARHGEF25 . ^{[ 5 ]} GEFT es una isoforma truncada en el extremo N (carece de dicho extremo) del gen ARHGEF25 mencionado anteriormente, que funciona como un factor de intercambio de nucleótidos de guanina que activa a miembros de la familia Rho de pequeñas GTPasas al promover el intercambio de GDP por GTP. Mediante esta actividad, GEFT participa en la regulación de la dinámica del citoesqueleto de actina, la forma celular, la migración y las vías de señalización. Se expresa particularmente en tejidos excitables.

El gen humano que codifica GEFT se denomina oficialmente ARHGEF25 (factor de intercambio de nucleótidos de guanina Rho 25). La versión completa (que contiene un extremo N-terminal ) se conoce como p63RhoGEF . ^{[ 5 ]} Múltiples variantes de transcripción que codifican diferentes isoformas, incluidas GEFT y p63RhoGEF, surgen del procesamiento alternativo del ARNm del gen ARHGEF25.

El gen ARHGEF25 contiene múltiples variantes de transcripción de RefSeq y Ensembl. ^{[ 6 ]} Las isoformas difieren principalmente en la secuencia del extremo N:

• GEFT es la versión más corta del gen expresado, ya que es una isoforma truncada en el extremo N que activa selectivamente Rac1 y Cdc42 para que realicen funciones.
• p63RhoGEF es la isoforma de longitud completa que contiene una región reguladora N terminal extendida y activa selectivamente RhoA. ^{[ 7 ]}

Aunque la longitud de p63RhoGEF (580 aa) se ha verificado experimentalmente, la longitud exacta de aminoácidos de la isoforma GEFT truncada no ha sido reportada en una publicación primaria, y las bases de datos públicas tienen listas de múltiples variantes alternativas de la isoforma. ^{[ 8 ]}

GEFT se expresa principalmente en tejidos excitables, es decir, altamente activos; ejemplos de estos incluyen el cerebro, el corazón y el músculo. Sin embargo, en tejidos no excitables, que no presentan mucha actividad, se encuentra poca expresión. Se ha observado que la sobreexpresión de GEFT conduce a cambios en la morfología celular y a la reorganización del citoesqueleto de actina del organismo en el que está presente. Además, la expresión de GEFT en células NIH3T3 promueve la formación de focos, así como la proliferación, la traducción y la migración celular. ^{[ 9 ]} La proteína p63RhoGEF, cuando se detecta en el tejido cardíaco y cerebral humano, se localiza en las bandas I sarcoméricas , que están enriquecidas en actina cardíaca (actina dentro de la región del corazón). ^{[ 7 ]}

GEFT es una isoforma proteica truncada en el extremo N-terminal, codificada por el gen ARHGEF25 en humanos. Esta proteína pertenece a la familia Dbl de factores de intercambio de guanina (Dbl correlatos es un grupo grande de estos) (GEF), un grupo de proteínas que activan las GTPasas de la familia Rho . ^{[ 10 ]} GEFT es un miembro de la familia Dbl de guanina GEFT se ha caracterizado como un activador de Rac1, Cdc42 y algunos contextos de RhoA, y juega roles en la organización del citoesqueleto, el desarrollo de neuritas y la morfología celular. [ 11 ] La isoforma de longitud completa p63RhoGEF actúa como un GEF específico de RhoA ( que significa ^{miembro A de} la familia homóloga de Ras) in vitro y une receptores acoplados a Gαq/11 que conducen a la activación de RhoA en el músculo liso vascular , lo que sugiere un rol en la regulación de la presión arterial y la señalización de angiotensina II , así como otras implicaciones musculares. ^{[ 8 ]}

GEFT ha demostrado interactuar con múltiples miembros de la familia Rho de pequeñas GTPasas. La caracterización bioquímica muestra que GEFT funciona principalmente como un factor de intercambio para Rac1 y Cdc42 , mostrando una fuerte actividad de intercambio de guanina hacia ambas proteínas. A través de estas interacciones, GEFT promueve la formación de lamelipodios (protuberancias anchas en forma de lámina en los bordes de una célula en movimiento), filopodios (protuberancias delgadas y puntiagudas que se extienden desde la superficie celular, compuestas por haces compactos de actina) y microespículas en la membrana, que son consistentes con la remodelación del citoesqueleto dirigida por Rac1 y Cdc42. GEFT también activa vías transcripcionales posteriores que incluyen muchas GTPasas diferentes, como SRE, Elk1 y SAP1, además de activar significativamente los factores de transcripción c-Jun y AP-1. Al activar todas estas pequeñas GTPasas ( Rac1 y Cdc42 ), estimula fuertemente las vías de señalización JNK y sus factores de transcripción . GEFT también puede unirse e interactuar con RhoA ; sin embargo, la actividad de intercambio entre ambos es sustancialmente más débil que la de las estructuras mencionadas anteriormente con las que interactúa, lo que resulta en una estimulación solo moderada de la actividad SRE dependiente de RhoA (elementos de respuesta al suero, que se encuentran frecuentemente en el promotor de muchos genes). ^{[ 10 ] [ 9 ]}

La expresión elevada de ARHGEF25 se ha relacionado como una posible causa de cáncer, ya que se ha informado que está elevada en varios tumores cancerosos humanos. En un estudio de 180 pacientes con neoplasias malignas del tracto digestivo , la proteína GEFT se detectó en una alta proporción de muestras tumorales, incluyendo carcinoma de células escamosas de esófago (80%), carcinoma gástrico (83,3%) y cáncer colorrectal (86,7%), con una expresión menor en un volumen significativo en tejidos normales similares. Esta información apunta a posibles correlaciones importantes entre la hiperactividad de GEFT y la presencia de cáncer. ^{[ 12 ]} Además, p63RhoGEF se expresa en gran medida en el tejido cardíaco, donde activa RhoA y regula la organización del citoesqueleto de actina. Su papel como formación de fibras de estrés dependiente de RhoA y localización en el sarcómero cardíaco sugiere una posible implicación en trastornos cardiovasculares relacionados con la alteración de la señalización de RhoA y la morfología del músculo cardíaco. ^{[ 13 ]} Se han informado asociaciones de enfermedades adicionales, incluyendo cierta vinculación con la angiopatía de Moyamoya, aunque la relevancia funcional aún no está clara. ^{[ 14 ]} ARHGEF25 también se ha relacionado con el cáncer de próstata a través de estudios de asociación gen-enfermedad, pero su contribución mecánica a la tumorigénesis (también conocida como carcinogénesis), el proceso por el cual las células normales se transforman en células tumorales cancerosas, aún no se ha determinado. Debido a que ARHGEF25 regula la contracción del músculo liso vascular y las vías de respuesta a la angiotensina II, su desregulación podría contribuir a trastornos del tono vascular e hipertensión. Sin embargo, la importancia y la causalidad de esta correlación aún no se han determinado con certeza.

La regulación de la actividad de GEFTG ocurre a través de varios mecanismos, aunque el control preciso de GEFT como isoforma está menos caracterizado que su contraparte de longitud completa, p63RhoGEF. Estudios iniciales de las isoformas ARHGEF25 demostraron que la fosforilación, el reclutamiento de membrana, así como las interacciones proteína-proteína pueden influir en la accesibilidad del módulo catalítico DH (dominio de homología Dbl) a PH (dominio de homología de Pleckstrina) a sus sustratos de la familia RHO. ^{[ 15 ]} Los mecanismos reguladores directos para la isoforma GEFT aún no se han definido experimentalmente en gran medida debido a su naturaleza rara, y ningún estudio ha demostrado fosforilación específica de GEFT, unión a lípidos o integraciones reguladoras mediadas por proteínas, lo que significa que carece de un propósito obvio en la realización de cualquiera de estas actividades. A diferencia de su contraparte de tamaño completo, p63RhoGEF, GEFT carece de la región autoinhibitoria N-terminal que se ha demostrado que regula la activación de p63RhoGEF mencionada anteriormente a través de la señalización Gαq/11. ^{[ 16 ]}

GEFT participa en múltiples cascadas de señalización debido a su capacidad para activar Rac1 y Cdc42. Estas pequeñas GTPasas funcionan como interruptores moleculares que controlan quinasas posteriores, factores de transcripción y proteínas de remodelación del citoesqueleto. La activación de Rac1 mediada por GEFT estimula la familia de la quinasa activada por p21 (PAK), que a su vez regula las quinasas LIM (responsables de fosforilar e inactivar la cofilina que corta la actina) y la cofilina (que corta la actina), lo que lleva a la capacidad indirecta de controlar el recambio de actina. ^{[ 17 ]} A través de su activación de Cdc42, GEFT promueve indirectamente la formación de filopodios a través de la vía de señalización WASP-Arp 2/3, que es un mecanismo efector posterior bien establecido de Cdc42 en lugar de una interacción específica de GEFT; sin embargo, GEFT puede activarlo, por lo que indirectamente puede causar esto. ^{[ 18 ]} Además de regular la dinámica de la actina, GEFT influye fuertemente en la señalización de la proteína quinasa activada por mitógeno (MAPK). Se ha demostrado que la sobreexpresión de GEFT activa notablemente la vía JNK a través de Rac1 y Cdc42, lo que resulta en una mayor fosforilación y actividad transcripcional de c-Jun y AP=1. Además, los niveles elevados de GEFT se asocian frecuentemente con tumores cancerosos. GEFT también puede potenciar la transcripción dependiente del elemento de respuesta al suero (SRE) y estimula la actividad de Elk1 y SAP1 en ensayos de reportero, lo que vincula aún más a GEFT con las respuestas transcripcionales posteriores a las GTPasas de la familia Rho. ^{[ 9 ]} La activación de JNK mediada por GEFT contribuye a los programas transcripcionales asociados con la proliferación, la transformación y la motilidad celular, y se considera un componente principal del perfil de señalización posterior de GEFT.

GEFT también desempeña un papel activo en la formación del sistema nervioso y sus vías. En particular, es de vital importancia en áreas que requieren el desarrollo o la posible remodelación del citoesqueleto celular (específicamente los filamentos de actina). Se han realizado experimentos con neuroblastoma (experimentos en cánceres de células nerviosas), así como estudios de vías neurológicas, que muestran cómo GEFT puede potenciar la extensión de neuritas inducida por ácido retinoico (vitamina A, retinol) y moléculas de señalización (inducida por AMPc). Esto demuestra cómo GEFT puede contribuir al crecimiento de axones y dendritas , ya que el crecimiento de neuritas suele ser un marcador de dicho crecimiento. Además, las vías Rac1 y Cdc42, controladas por GEFT, son importantes para la movilidad de los conos de crecimiento (ubicados en la punta de un axón o dendrita en crecimiento). Estas características sugieren que GEFT podría ser un participante clave en la formación de nuevos circuitos neuronales. ^{[ 19 ]}

Los experimentos también han proporcionado información sobre algunas funciones patológicas menores que GEFT desempeña, específicamente en relación con el cáncer. En concreto, en NIH3T3, un revestimiento de fibroblastos en ratones, se demostró que la sobreexpresión de GEFT induce transformaciones morfológicas y crecimientos que indican oncogenicidad, es decir, la capacidad de formar tumores cancerosos, en este entorno de laboratorio. ^{[ 9 ]} En pruebas de sus efectos relativos en sistemas neurológicos, se descubrió que la desregulación o la sobreexpresión de GEFT provoca alteraciones en las extensiones de las neuritas y en las espinas dendríticas, lo que muestra una posible conexión entre la señalización GEFT-Rac1/Cdc42 y el desarrollo neuronal. Además, también se ha relacionado con la regeneración muscular debido a su presencia en tejidos excitables, entre los que se encuentra el tejido muscular. ^{[ 9 ]} Sin embargo, los efectos generales de GEFT en las enfermedades humanas y su correlación aún se encuentran en fase de investigación.