2. Introducción

2.    Introducción

Varios genes participan en la regulación de vías metabólicas esenciales, como la vía de Kennedy, que son alteradas durante los procesos carcinogénicos (Lacal, 2001; Ramírez de Molina y col., 2004). ChoK, la enzima responsable de la generación de fosforilcolina (PCho) a partir de su precursor colina, es la primera enzima de la ruta de Kennedy (llamada así en honor a Eugene Kennedy), y proporciona fosfatidilcolina como producto final (Figura 1). Por ser la fosfatidilcolina el componente más abundante de la membrana plasmática con una función estructural esencial, esta vía ha sido estudiada en gran profundidad. La fosfatidilcolina es el fosfolípido predominante de las membranas eucariotas: el 40-60% de los fosfolípidos de estas membranas son fosfatidilcolina y/u otros fosfolípidos colina. La biosíntesis de fosfatidilcolina está constuida por tres rutas distintas, tal y como se muestra en la Figura 1. La ruta CDP-colina consiste en tres pasos: fosforilación de la colina, catalizada por ChoK, con transferencia de CMP desde CTP a fosfocolina, catalizada por CTP-fosfocolina citidiltransferasa (CCT); luego transferencia de fosfocolina a diacilglicerol, catalizada por CDP-colina: sn-1,2-diacilglicerol colinotransferasa. Kennedy y colaboradores descubrieron el papel clave de CDP-colina como intermediario en la síntesis de fosfatidilcolina, luego identificaron e iniciaron la caracterización de CCT (Kennedy y Weiss, 1956; Borkenhagen y Kennedy, 1957). La segunda ruta de biosíntesis de la fosfatidilcolina comprende tres metilaciones sucesivas para convertir la fosfatidiletanolamina a fosfatidilcolina. Esta vía se encuentra en algunos organismos pero ha sido particularmente estudiada en la levadura Saccharomyces cerevisiae y en hígado de mamíferos. La tercera ruta sólo ha sido descrita en ciertas bacterias implicadas en la reacción de la colina con CDP-diacilglicerol a fosfatidilcolina y CMP.

Figura 1. Ruta de biosíntesis de la fosfatidilcolina.CPT, sn-1,2-diacilglicerol:CDP-colino

          cholinofosfotransferasa; CCT, CTP:fosfocolina citidiltransferasa; SAM, S-adenosilmetionina

ChoK cataliza la primera reacción de fosforilación de la ruta CDP-colina para la síntesis de fosfatidilcolina (PC), produciendo fosfocolina (PCho) a partir de colina y ATP en presencia de Mg ²⁺. Esta enzima existe en células animales al menos en tres isoformas distintas, codificadas por dos genes distintos denominados ck-α y ck-β (Aoyama y col., 2004). Cada isoforma no es activa en su forma monomérica. La enzima activa consiste en cada una de sus formas homo o heterodiméricas (u oligoméricas).

Además de los papeles clásicos bien conocidos, ChoK también está implicada en la proliferación celular jugando un papel esencial en las vías de transducción de señales (Lacal, 2001; Ramírez de Molina y col., 2004). Esta última función fue descubierta al encontrar niveles elevados de PCho, propuesto como segundo mensajero por requerirse para la síntesis de ADN, inducido por factor de crecimiento en células transformadas por oncogenes Ras (Lacal y col., 1987). Investigaciones previas de varios laboratorios han proporcionado evidencias de que la PCho intracelular puede regular el crecimiento celular y quizás la carcinogénesis. También es cierto que en células animales los factores de crecimiento, oncogenes y carcinógenos, estimulan la síntesis de PCho por ChoK, sugiriendo que PCho puede regular el crecimiento celular. En este sentido, la generación de PCho a partir de ChoK es un evento esencial en la mitogénesis inducida por el factor de crecimiento en células NIH 3T3 (fibroblastos que expresan de forma estable la Colino quinasa humana) (Cuadrado y col., 1993; Jiménez y col., 1995; Rameh y Cantley, 1999) y actúa como un mitógeno o coopera con mitógenos en fibroblastos murinos. Existen muchas evidencias que sugieren que los niveles de PCho elevados están relacionados con las propiedades de transformación de la oncoproteína H-Ras (Ramírez de Molina y col., 2001).

Basados en estas observaciones, se han diseñado estrategias antitumorales usando ChoK, la enzima responsable de la producción de PCho, como una nueva diana para el diseño de fármacos. Sin embargo, se han establecido relaciones entre las vías relacionadas con lípidos y otros dos miembros Ras, N y K-ras. Tanto N y K-ras son los genes Ras más frecuentemente mutados en tumores humanos. De ellos se han analizado las vías ChoK/PC-PLD y la sensibilidad a la inhibición de ChoK para varias líneas celulares transformadas con Ras (Ramírez de Molina y col., 2001). Además, recientemente se ha demostrado que la activación de ChoK mediado por Ras es un efecto específico sobre esta enzima y no un efecto indirecto debido a la activación de PLD inducida por este oncogén (Ramírez de Molina y col., 2002). Al final se ha demostrado que la activación ChoK por Ras es mediada por dos de sus más conocidos efectores, Ral-GDS y PI3K, sugiriendo el papel relevante de esta enzima en la mitogénesis dependiente de Ras (Ramírez de Molina y col., 2002). Sin embargo, otros investigadores han demostrado que no sólo Ras está mediando la activación de ChoK en condiciones malignas, sino que también la transformación por otros oncogenes como Src o Mos, y el tratamiento con varios factores de crecimiento induce un incremento en la actividad basal de esta enzima (Jiménez y col., 1995; Kiss y Chung, 1996). En resumen, varios oncogenes como Ras, Src, Raf o Mos inducen un incremento tanto en la actividad ChoK como en los niveles intracelulares de PCho (Ramírez de Molina y col., 2004).

Así, en células mamarias, varios factores de crecimiento y carcinógenos químicos aumentan la expresión/actividad de ChoK de forma similar (Warden y col., 1985; Ishidate y col., 1980; Tadokoro y col., 1985; Kiss y col., 1995). También en algunos cánceres humanos y líneas celulares transformadas, la concentración intracelular de PCho es bastante alta respecto a los niveles normales, quizás como consecuencia de los efectos estimuladores de los oncogenes sobre la actividad ChoK. Como una evidencia más directa para el papel regulador del crecimiento de PCho, la microinyección de PCho en el interior celular incrementa la mitogénesis, y la irradiación UV induce la actividad del factor de transcripción AP-1 por mecanismos mediados por PCho. Estos últimos hallazgos se pueden relacionar con el mecanismo del cáncer de piel inducido por UV, porque se requiere la activación de A P - 1 para la transformación de células epiteliales (Devary y col., 1992; Radler-Pohl y col., 1993).

A partir de observaciones recientes por el grupo de Lacal (Ramírez de Molina y col., 2002), el evento de activación de ChoK causado por un incremento en la expresión de Ras parece ocurrir corriente abajo de Ral-GDS (estimulador de disociación Ral-GDP) así como de PI3K ( phosphatidylinositol 3-kinase), pero no de la activación de Raf-1, aunque otros grupos de investigadores han demostrado que la activación de las rutas Raf1-ERK (quinasa regulada por señal extracelular) puede ser disparada por la activación de ChoK en fibroblastos murinos (Cuadrado y col., 1993; Jiménez y col., 1995; Liu y col., 2002). Ellos también demostraron que la activación de la fosfolipasa D (PLD1) y la activación de ChoK por Ras ocurre independientemente, indicando que la activación de PC-PLD sucede por un incremento en la colina libre a través de hidrólisis de PC, hecho que no podría resultar directamente de la activación de ChoK. Kiss y colaboradores han demostrado que la expresión aumentada de CK- 2 en fibroblastos murinos potencia la síntesis de ADN inducida por insulina y IGF-I (factor de crecimiento insulínico tipo I) a través de mecanismos dependientes de p42/p44 MAPK (proteínas quinasas activadas por mitógeno) y p70 S6K (Chung y col., 2000), indicando que esta isoforma de ChoK puede estar implicada en mitogénesis inducida por factor de crecimiento.

Sin embargo, además del gran progreso hecho en la comprensión de los mecanismos moleculares involucrados en la transformación celular, muy pocas moléculas se han identificado como críticas en los procesos cancerígenos para que puedan ser usados como nuevas dianas para el desarrollo de "drogas inteligentes" (Hernández-Alcoceba y col., 1999). Por ello se requiere un mejor conocimiento de la naturaleza de algunos tipos de cáncer y el establecimiento de nuevas estrategias basadas en ello. Hay una tendencia general a pensar que desarrollando nuevos agentes quimioterapeúticos, es probable encontrar un camino más seguro para mejorar en los avances contra el cáncer, de manera que el diseño de "drogas inteligentes" y la elección de las dianas terapéuticas adecuadas sean los factores clave para conseguir tales fines (Hernández-Alcoceba y col., 1999).

El cáncer de mama es uno de los tumores más importantes entre las mujeres de los países industrializados. La ChoK está incrementada en tumores humanos mamarios con una alta incidencia, y su activación está asociada con varios indicadores clínicos de gran malignidad (Ramírez de Molina y col., 2004). Se ha visto recientemente que ChoK está sobreexpresada también en tumores de pulmón, colorectales y prostáticos (Ramírez de Molina y col., 2002). La observación de estos cambios en la actividad ChoK, en consonancia con sus propiedades mitógenas, ha constituído la base para desarrollar una nueva estrategia antitumoral focalizada sobre la inhibición específica de esta enzima (Ramírez de Molina y col., 2004).

Por todo ello, es más que justificado considerar ChoK como una nueva diana para el desarrollo de nuevas drogas anticancerígenas. Con ese fin, esta revisión intenta enfocar el desarrollo que se ha realizado por la comunidad científica en los últimos años sobre una nueva diana terapeútica.