Apolipoproteína A-I humana: Estructura, función y patogenicidad

Grupo de trabajo

Directora de LíneaGonzalez-Marina

González, Marina Cecilia

Investigadora
marinacego@hotmail.com

Díaz Lodovico, IvoDíaz Ivo

Becario
diazludovico@gmail.com

Tarraga, WilsonTarraga

Becario
wilson14_17@hotmail.com

Colaboradores de otras instituciones

Gratton, Enrico
Laboratorio de Dinámica de fluorescencia. Universidad de California en Irvine. USA.

Lamy, María T.
Departamento de Física. Universidad de Sao Paulo. Sao Paulo. Brasil.

Grasa, María del Mar
Universidad Autónoma de Barcelona (UB). España.

Esteve, Montserrat
Universidad Autónoma de Barcelona (UB). España.

Mendoza, Aminta
Departamento de Física. Universidad Nacional de Colombia. Bogotá. Colombia.

Soulages, José Luis
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular. Oklahoma. Universidad Estatal. USA.

Gennaro, Ana María
Departamento de Física. Universidad Nacional del Litoral. Santa Fé. Argentina.

Resumen de línea

Bioquímica y Biofísica de Lipoproteínas de alta densidad (HDLs) y apolipoproteína A-I

La apolipoproteína A-I(apoAI) es la proteína mayoritaria de las lipoproteínas de alta densidad (HDL), cuyos niveles séricos están inversamente relacionados con el riesgo aterogénico.
La antiaterogenicidad de apoAI y HDL son atribuidas a su participación en el transporte del exceso del colesterol de los tejidos periféricos hacia el hígado para su catabolismo y excreción; y a la capacitad de neutralizar endotoxinas e inhibir la respuesta inflamatoria.
Para conocer con mayor detalle los mecanismos moleculares de estos procesos, se estudia la relación estructura-función-patogenicidad de apoAI en el marco de las siguientes sublíneas:

• Flexibilidad conformacional de ApoAI.

ApoAI requiere de grandes cambios conformacionales para alternar durante su ciclo funcional entre su estado libre y unida a superficies lipídicas como membranas o diferentes complejos HDL. Su estado libre se supone un ramillete de hélices anfipáticas laxo y flexible que debe abrirse para interactuar con superficies lipídicas. El objetivo de esta sublinea es comprender las bases estructurales de la interacción de apoAI con lípidos y de su flexibilidad conformacional. En particular, estamos interesados en una región del centro de la proteína que conformaría un dominio con independencia estructural y funcional, y sería responsable de la interacción de apoAI y HDL discoidales con membranas, como también de algunas respuestas celulares como la movilización de depósitos endógenos de colesterol. Usamos con este fin diferentes técnicas biofísicas, ya sea con la proteína salvaje o con mutantes conteniendo un grupo reportero en posiciones estratégicas (triptófanos, o cisteínas a las que se le unen covalentemente grupos fluorescentes o paramagnéticos). Estas proteínas modificadas nos brindan información sobre el entorno del grupo reportero, además de permitir la estimación de distancias inter- o intra-moleculares que revelan la conformación espacial. También proyectamos actualmente la utilización de métodos computacionales de modelado y dinámica molecular con el mismo objetivo.

• Metabolismo y transporte del colesterol en las primeras etapas del transporte reverso.

Dependiendo del tipo celular, apoAI es capaz de desencadenar múltiples respuestas, aunque los mecanismos y las vías de señalización involucradas son aún poco conocidos. Una de estas respuestas a la que hemos prestado particular atención en los últimos años es la movilización de depósitos endógenos de colesterol esterificado. Tanto la identificación de las vías de señalización como de los dominios funcionales involucrados en estas respuestas celulares son fundamentales para entender estos procesos a nivel molecular.
Se usan distintos tipos de células en cultivo en las que se investigan las respuestas celulares comparativas a apoAI, diferentes tipos de complejos HDL, y mutantes artificiales o naturales de apoAI.
De este modo, se trata de obtener información sobre la conformación de apoAI requerida y sobre los dominios de la proteína involucrados. Actualmente se presta particular atención a una mutante natural con una deleción en la región central (DK107) cuyos portadores tienen riesgo aterogénico incrementado.

Respuesta inflamatoria mediada por Lipoproteínas de baja densidad (LDLs) y glucocorticoides

La arteriosclerosis es una patología que conlleva un estado inflamatorio subyacente el cuál influencia la progresión de la enfermedad. La patología involucra la síntesis de un gran número de citoquinas pro y anti-inflamatorias. Asimismo, el desarrollo de la placa arteriosclerótica comienza con el reclutamiento e infiltración de monocitos circulantes en áreas de deposición lipídica con daño físico donde se diferencian a macrófagos “foams cells” o células “espumosas” al endocitar lipoproteínas alteradas como las lipoproteínas de baja densidad oxidadas (LDL-Ox) que han sido internalizadas en la pared arterial. El cortisol es un glucocorticoide con acción anti-inflamatoria que actúa en la resolución de la inflamación mediante, entre otras acciones, la activación de la población de macrófagos anti-inflamatoria de tipo M2c, inhibición de citoquinas pro-inflamatorias e inhibición de receptores específicos de LDL-Ox (Toll like receptor type 4). Esta línea de trabajo incluye el estudio de mecanismos moleculares implicados en la respuesta antiinflamatoria endógena mediada por glucocorticoides.

Efecto de inhibidores con implicancia antiaterogénica sobre la actividad de la proteína
transferidora de lípidos (CETP)

La proteína transferidora de lípidos o de ésteres de Col (CETP) tiene un rol integral en el metabolismo de las lipoproteínas plasmáticas. CETP facilita el re-modelado de lipoproteínas de alta densidad (HDL) en plasma por promover la interconversión de apoA-I contenida en las HDLs esféricas en partículas pobres en lípidos (“lipid-poor particles”) y preβ-HDLs, como así también intercambiar ésteres de Col entre las distintas subpartículas de HDLs, actividad denominada homotípica. Asimismo, CETP está implicada en la transferencia de ésteres de colesterol (EC) desde HDLs hacia lipoproteínas de baja y muy baja densidad (LDL y VLDL) y transferir triglicéridos (TG) desde VLDL/LDL hacia HDLs, actividad denominada heterotípica. De esta manera, CETP favorece el aumento del contenido de colesterol en las LDL con la consecuente propensión al desarrollo de la placa aterogénica. La inhibición heterotípica de CETP podría ser efectiva en reducir la arteriosclerosis por un mecanismo dependiente de la reducción del colesterol de VLDL-LDL e incremento del mismo en las HDLs. El empleo de herramientas “in sílico” de docking molecular y tamizado virtual suelen ser efectivas para la búsqueda de inhibidores.
Esta línea de investigación también incluye metodología bioquímica de prueba de los inhibidores en líneas celulares de macrófagos. La inhibición farmacológica de CETP podría llegar a reducir el riesgo cardiovascular lo que constituye una estrategia de interés en la actualidad en el campo de la medicina cardiovascular.


Dataset of the construction and characterization of stable biological nanoparticles.
Gisonno, Romina A.; Tricerri, M. Alejandra; González, Marina C.; Garda, Horacio A.; Ramella, Nahuel A.; Díaz Ludovico, Ivo.
2020. Data in brief. Amsterdam: Elsevier Inc., vol. 33, ISSN 2352-3409
doi.org/10.1016/j.dib.2020.106536

Metodologías para la detección de SARS-CoV-2 y análisis de carga viral mediante RT-PCR cuantitativa.
Jaquenod De Giusti, Carolina; Montanaro, Mauro; Mencucci, Maria Victoria; Canzoneri, Romina; Orlowski, Alejandro; Santana, Marianela; Pereyra, Erica; Kraemer, Mauricio Horacio; Pedríni, Nicolás; González Baro, María; Vila Petroff, Martin; Aiello, Alejandro; Abba, Martin; Lavarías, Sabrina María Luisa; Moscoso, Verónica; Costantini, Noelian; Francini, Flavio; Garda, H.
2020. Innovación y desarrollo tecnológico y social (idts). La Plata: Universidad Nacional de La Plata. vol. 2, n° 2, p. 1-14
doi.org/10.24215/26838559e013

Triacylglycerol synthesis directed by glycerol-3-phosphate acyltransferases -3 and -4 is required for lipid droplet formation and the modulation of the inflammatory response during macrophage to foam cell transition.
Quiroga, Ivana Y.; Pellon-Maison, Magali; González, Marina C.; Coleman, Rosalind A.; González Baro, Maria R.
2020. Atherosclerosis. ELSEVIER IRELAND LTD. ISSN 0021-9150
doi.org/10.1016/j.atherosclerosis.2020.11.022

Potential Inhibitors of the Activity of the Cholesterol-Ester Transfer Protein.
Tárraga, Wilson Alberto; Garda, Horacio Alberto; Toledo, Juan Domingo; González, Marina Cecilia.
2019: Journal of computational biology. New York: Mary Ann Liebert, Inc., vol. 26, n° 12, p. 1458-1469.
doi.org/10.1089/cmb.2018.0227

Role of cortisol in inflammationtriggered by macrophages exposition to modified LDL.
Toledo, J. D; Montserrat, E; Grasa, M. Del M; Ledda, A; Garda, H. A; Gulfo, J; Díaz, L. I; Ramella, N; Gonzalez, M. C.
2016. Data in brief-journal: Elsevier, vol. 8, p. 251-257

Data related to inflammation and cholesterol deposition triggered by macrophages exposition to modified LDL.
Toledo, J. D; Rafols, M; Grasa, M; Ledda, A; Garda, H. A; Gulfo, J; Diaz, L. I; Ramella, N; Gonzalez, M. C.
2016. Data in brief: Elsevier, vol. 8, p. 251-257

Decreased OxLDL uptake and cholesterol efflux in THP1cells elicited by cortisol and by cortisone through 11b-hydroxysteroid dehydrogenase type 1.
Ledda, A; Gonzalez. M; Gulfo, J; Díaz, L. I; Ramella, N; Toledo, J; Garda, H; Grasa, M; Montserrat, E.
2016. Atherosclerosis. Amsterdam: ELSEVIER IRELAND LTD, vol. 250, p. 84-94. ISSN 0021-9150

Aminolevulinic acid dendrimers in photodynamic treatment of cancer and atheromatous disease.
Rodriguez, L; Vallecorsa, P; Battah, S; Di Venosa, G; Calvo, G; Mamone, L; Saenz, D; Gonzalez, M. C; Batlle, A; Macrobert, A. J; Casas, A.
2015. Photochemical and Photobiological Sciences. CAMBRIDGE: ROYAL SOC CHEMISTRY. vol. 14, n° 9, p. 1617-1627. ISSN 1474-905X

Apolipoprotein A-I configuration and cell cholesterol efflux activity of discoidal lipoproteins depend on the reconstitution process.
Cuellar, L. A; Prieto, E; Cabaleiro, L; Garda, H. A.
2014. Biochimica et Biophysica acta-molecular and cell biology of lipids. Amsterdam: ELSEVIER SCIENCE BV,. vol. 1841, p. 180-189. ISSN 1388-1981

Apolipoprotein A-I Helsinki promotes intracellular acyl-CoA cholesterol acyltransferase (ACAT) protein accumulation.
Toledo, J. D; Garda, H. A; Cabaleiro, L. V; Cuellar, A; Pellón Maison, M; González Baró, M; Gonzalez M. C.
2013. Molecular and cellular biochemistry. New York: SPRINGER. vol. 377, n° 1-2, p. 197-205. ISSN 0300-8177

Apolipoproteína A-I y lipoproteínas de alta densidad: Estructura y rol en la homeostasis del colesterol celular.
Garda, H. A; Toledo, J. D; González, M. C; Prieto, E; Cuellar, L. A; Cabaleiro, L. V; Chirillano, L. A; Almeyra, C. M.
2013. Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana. La Plata: Federacion Bioquímica Provincia Buenos Aires, vol. 47, n° 2, p. 327-341. ISSN 0325-2957

El Dr. Rodolfo R. Brennner y una de sus principales obras: El Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata (INIBIOLP).
Garda, H. A.
2013. La Plata. Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana. Federacion Bioquímica Provincia Buenos Aires. vol. 47, n° 2, p. 249-266. ISSN 0325-2957

Characterization of a human apolipoprotein A-I construct expressed in a bacterial system.
Prieto, E. D; Ramella, N; Cuellar, L. A; Tricerri, M. A; Garda, H. A.
2012. Protein journal. Berlin: Springer, vol. 31, n° 8, p. 681-688

Effect of reconstituted discoidal high density lipoproteins on lipid mobilization in RAW 264.7 and CHOK1 cells.
Toledo, J. D; Cabaleiro, L. V; Garda, H. A; González, M. C.
2012. Journal of cellular biochemistry. New York: Wiley-Liss, Div John Wiley & Sons Inc. vol. 113, n° 4, p. 1208-1216

Membrane insertion topology of the central apolipoprotein A-I region. Fluorescence studies using single tryptophan mutants.
Prieto, E. D; Garda, H. A.
2011. Biochemistry 50, 466 - 79. Editorial: American Chemical Society.

Human Apolipoprotein A-I-Derived Amyloid: it’s Association with Atherosclerosis.
Ramella, N. A; Rimoldi, O. J; Prieto, E. D; Schinella, G. R; Sanchez, S. A; Jaureguiberry, M.S; Vela, M.E; Ferreira, S. T; Tricerri, M. A.
2011. PLoS One. 2011 ;6 (7): e22532. Epub 2011 Jul 19

Structure and stability of crustacean lipovitellin: Influence of lipid content and composition.
García, C. F; Cunningham, M; Soulages, J. L; Heras, H; Garda, H. A.
2010. Comparative biochemistry and physiology. part b, biochemistry & molecular biology. Elsevier Science Inc. vol. 155, n° 2, p. 126 - 131

Membrane Organization and Regulation of Cellular Cholesterol.
Jaureguiberry, M. S; Tricerri, M. A; Sanchez, S. A; Garda, H. A; Finarelli, G. S; Gonzalez, M. C; Rimoldi. O. J.
2010. Journal of membrane biology. New York: Springer. vol. 234, p. 183 - 194

The central type Y amphipathic ahelices of apolipoprotein AI are involved in the mobilization of intracellular cholesterol depots.
González, M. C; Toledo, J. D; Tricerri, M. A; Garda, H. A.
2008. Archives of biochemistry and biophysics. Amsterdam: Elsevier, vol. 473, n° 1, p. 34 - 41

Embryo lipoproteins and yolk lipovitellin consumption during embryogenesis in Macrobrachium borellii (Crustacea: Palaemonidae).
García, C. F; Cunningham, M; Garda, H. A; Heras, H.
2008. Comparative biochemistry and physiology. part b, biochemistry & molecular biology, vol. 151, p. 317 - 322

Distinción “2020 Paul Dudley White International Scholar”
The American Heart Association presents this “Paul Dudley White International Scholar Award”
To Recognize the Authors with the Highest Ranked Abstract from Argentina Vascular Discovery: From Genes to Medicine Scientific Sessions 2020.Ivo Díaz Ludovico, Shimpi Bedi, John T. Melchior, Marina González, Horacio Garda, Sean Davidson.

“Premio SAB al mejor trabajo”
III Congreso Iberoamericano de Biofísica y XXVI Reunión Anual de la Sociedad Argentina de Biofísica. Buenos Aires. Septiembre de 1997
Conformation of apolipoprotein A-I in reconstituted lipoprotein particles and particle-membrane interaction. Effect of size and cholesterol.
Tricerri, M. A; Córsico, B; Toledo, J. D; Garda, H. A; Brenner, R. R.

“Premio SAB al mejor trabajo”
XXXI Reunión Anual de SAB. Buenos Aires. Diciembre de 2002
Interacción del dominio central de apolipoproteína A-I con membranas.
Prieto, E. D; Toledo, J. D; Garda, H. A.

“Mención de honor”
IV Congresso de Biofísica do Cone-Sul XXIX Reunión Anual de SAB. Campinas, SP, Brazil. Agosto de 2000
Trabajo: Interacción de complejos lipoproteicos discoidales de apolipoproteína A-I con vesículas lipídicas estudiada con reactivos fotoactivables.
Córsico, B; Toledo, J. D; Garda, H. A.

“Mejor poster de ciencias básicas”
Otorgado en Jornadas de la Facultad de Ciencias Médicas. La Plata. Octubre de 2010. Correspondiente al trabajo:
Configuración de la apolipoproteína A-I ( LL5/2 en dHDL) fisiológicamente activa en la remoción de colesterol de células RAW.
Cuellar, L. A; Prieto, E. D; Cabaleiro, L. V; González, M. C; Garda, H. A.




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