¿El glifosato sustituye a la glicina en proteínas de células de mamíferos que se dividen activamente?

¿El glifosato sustituye a la glicina en proteínas de células de mamíferos que se dividen activamente?

Original web-page: http://people.csail.mit.edu/seneff/does_glyphosate_substitute.html

por Stephanie Seneff

Por el contrario, los autores encontraron una señal sustancial de presencia de glifosato en varios péptidos cortos en las muestras tratadas. Sin embargo, también encontraron una señal igualmente fuerte en las muestras no tratadas. Escribieron: “En este experimento, sin embargo, no se esperaría que ninguna de las dos PTM putativas (modificaciones postraduccionales) de interés estuviera presente en ausencia de un tratamiento con glifosato. Por lo tanto, fue posible usar el etiquetado TMT para identificar y filtrar cualquier posibles descubrimientos falsos”. Y luego: “Los datos muestran de manera concluyente que todos los péptidos sustituidos candidatos son descubrimientos falsos”.

Un argumento igualmente plausible, sin embargo, es que las células “no tratadas” también albergan proteínas sustituidas con glifosato. Potencialmente, la mayoría, si no todos, de los péptidos sustituidos candidatos son verdaderos descubrimientos. Debido a que tanto las células tratadas como las de control habían estado expuestas al glifosato durante un largo período en el pasado, es plausible que ambas hayan acumulado proteínas contaminadas con glifosato en cantidades casi iguales. Anthony Samsel y yo discutimos en nuestro primer artículo sobre la sustitución de glifosato por glicina, la evidencia de que las glicinas N-sustituidas pueden formar peptoides que son muy difíciles de descomponer, y que se ha demostrado que los fosfonatos poseen la capacidad de inhibir la proteólisis [2].

La idea de que la exposición al glifosato da como resultado la acumulación de proteínas resistentes a la proteólisis está respaldada por un estudio publicado en 2013 sobre plantas de guisantes [3]. Los autores observaron una acumulación de proteínas ubiquitinadas junto con una regulación positiva de las enzimas de proteólisis, lo cual es sorprendente e inusual. Ellos escribieron:

“La acumulación de proteínas ubiquitinadas, junto con un aumento de la actividad supuesta del proteasoma se observó a través de ABPP [perfil de proteínas basado en la actividad], lo que indica un papel para el proteasoma en el tratamiento con herbicidas. La acumulación de proteínas ubiquitinadas se ha descrito típicamente en asociación con una disminución concomitante en actividad del proteasoma. Sin embargo, nuestros resultados demostraron aumentos tanto en los niveles como en las actividades del sustrato del proteasoma. Por lo tanto, el estrés inducido por herbicidas sobre el proteoma podría resultar en la acumulación de proteínas ubiquitinadas, a pesar del aumento de la actividad del proteasoma, o la mayor disponibilidad del sustrato podría inducir la actividad del proteasoma”.

Una explicación probable es que el glifosato incrustado en las proteínas interrumpe la capacidad de las enzimas proteolíticas para degradarlo. De hecho, en un artículo que vincula el glifosato con la esclerosis lateral amiotrófica (ALS), describimos cómo el glifosato podría estar interrumpiendo el proceso de ubiquitinación en sí, que marca las proteínas para su eliminación por parte del proteasoma [4]. Nosotros escribimos:

“Lo más intrigante es el hecho de que la ubiquitina en sí depende críticamente de un par de glicina doble carboxi terminal altamente conservada para construir las cadenas complejas de ubiquitina que señalan una proteína para su degradación [46] [reproducida aquí como [5]]. Sustitución de glifosato por de estas glicinas esenciales se esperaría que afectara el proceso de reciclado de proteínas mal plegadas. Esto podría explicar fácilmente la acumulación de proteínas mal plegadas que es una característica distintiva de la ALS”.

Afortunadamente para nosotros, Antoniou et al. [1] proporcionó en su Tabla 3 las secuencias exactas con sustituciones de glifosato que se detectaron, y el sitio web de Uniprot proporciona una herramienta donde se pueden encontrar proteínas que contienen secuencias específicas, utilizando un paquete de software llamado BLAST. Uniprot pudo recuperar la identidad de las 15 proteínas proporcionadas como aciertos en su Figura 3, con una coincidencia exacta con una secuencia presente dentro de cada proteína. Las 15 proteínas eran proteínas humanas. Al menos nueve de estas proteínas se unen a moléculas que contienen fosfato, como se enumera en la Tabla 1. Esto apoya la idea de que las proteínas que se unen al fosfato son especialmente susceptibles a la sustitución del glifosato, como se articuló en un artículo reciente publicado por Gunatilake et al. [6], proponiendo que el glifosato es un factor importante en la enfermedad renal crónica de etiología desconocida (CKDu) entre los trabajadores agrícolas de Sri Lanka. De hecho, la proteína EPSP sintasa en plantas, que se cree que es el principal objetivo del glifosato en la eliminación de malezas, contiene un residuo de glicina altamente conservado en el sitio donde se une el piruvato de fosfoenol (PEP). Los investigadores de DowDupont han podido utilizar la tecnología CRISPR para crear una cepa de maíz resistente al glifosato, debido a un gen modificado por CRISPR para la EPSP sintasa [7]. El primer paso que hicieron fue cambiar el código de ADN para reemplazar la glicina en el sitio de unión de PEP con alanina. Esto resultó en una versión de la enzima que era completamente insensible al glifosato.

Tabla 1: Nueve proteínas que contienen péptidos sustituidos con glifosato, identificados utilizando herramientas de espectrometría Tandem Mass Tag (TMT). Estos péptidos, junto con 6 más, se encontraron en células cancerosas cultivadas en cultivo. Los nueve se unen a moléculas que contienen fosfato como se indica en la tercera columna. La primera columna proporciona la secuencia detectada, donde el “*” indica un residuo de glicina que se encontró sustituido. Ver: Antoniou et al. (2019) para obtener detalles sobre la configuración experimental.

Secuencia	Nombre de proteína	Sustrato que contiene fosfato
AIRQTSELTLG*K	Proteína de dedo de zinc 624	DNA
DG*QDRPLTKINSVK	Miembro 5 de la familia A que contiene el dominio de homología de pleckstrina	Fosfato de fosfatidilinositol
EPVASLEQEEQG*K	Proteína A doble homeobox	DNA
G*ELVMQYK	Diacilglicerol quinasa gamma	ATP
GKELSG*LG*SALK	Acil-CoA deshidrogenasa específica de cadena muy larga mitocondrial	FAD
KDGLG*GDK	Receptor 158 acoplado a proteína G	GTP
NEKYLG*FGTPSNLGK	Subunidad de unión a ATP de proteasa de Clp dependiente de ATP	ATP
RTVCAKSIFELWG*HGQSPEELYSSLK	tRNA (guanina(10)-N2) homólogo de metiltransferasa	tRNA
VTG*QLSVINSK	Proteína O-manosil-transferasa 2 (Q9UKY4)	fosfato de doliquilo

En conjunto, la Tabla 1 revela una lista intrigante de proteínas humanas, y se esperaría que muchas de ellas se expresaran en células de cáncer de mama. Por ejemplo, una es una proteína de metilación de RNA (tRNA (homólogo de guanina (10)-N2)-metiltransferasa). Otro tiene función supresora de tumores a través de la inhibición de Akt, uniéndose a fosfatos de fosfatidilinositol (miembro 5 de la familia A que contiene el dominio de homología de Pleckstrin). Otro es un receptor acoplado a proteína G (GPCR). Según Bar-Shavit et al., “Los GPCR controlan muchas características de la tumorigénesis, incluidas las funciones mediadas por células inmunitarias, la proliferación, la invasión y la supervivencia en el sitio secundario”. [8] Otro éxito es una proteína homeobox, y se cree específicamente que esta clase de proteínas juega un papel causal en el cáncer de mama [9].

Otro descubrimiento importante de este artículo son las dos proteínas que se identificaron como con una regulación positiva estadísticamente significativa en respuesta al tratamiento con glifosato de seis días. Estos son: ADP/ATP nucleótido translocasas (ANT) y factor de empalme 6 rico en serina/arginina (SRSF6) [1]. Estas dos proteínas resultan ser muy interesantes, porque se sabe que ambas se sobreexpresan en las células tumorales y, en ambos casos, los niveles más altos de estas proteínas están relacionados con un mal pronóstico en los pacientes con cáncer.

SRSF6 es un miembro de la familia de factores de corte y empalme que tienen poderosas capacidades para alterar la expresión de proteínas, modificando cómo se ensamblan los péptidos a partir de exones individuales. La sobreexpresión de SRSF6 en las células epiteliales pulmonares mejoró la proliferación, las protegió de la quimioterapia y aumentó su capacidad para formar tumores [10]. Además, la eliminación de SRSF6 en líneas celulares de cáncer de pulmón y colon redujo su potencial tumorigénico. SRSF6 se expresa con frecuencia en el cáncer de piel y altera el corte y empalme de una proteína llamada tenascina C para promover el cáncer invasivo y metastásico [11]. SRSF6 también provoca una proliferación excesiva de queratinocitos, un rasgo característico de la psoriasis [12]. Si el glifosato está provocando que SRSF6 se regule positivamente en las células de cáncer de mama, es probable que esté provocando un aumento de la tumorigénesis en humanos expuestos.

La ANT se presenta en varias isoformas diferentes con diferentes efectos sobre la biología celular, pero la que se expresa en gran medida en las células del cáncer de mama es ANT2, y se ha demostrado que es importante para el mantenimiento de la supervivencia del tumor. El trabajo de ANT2 es transportar ATP a las mitocondrias, y esta actividad es importante cuando una célula está trabajando bajo los supuestos del efecto Warburg. Las células cancerosas producen una gran cantidad de ATP en el citoplasma a través de la glucólisis, y luego ANT2 transporta el ATP a las mitocondrias para que puedan reducir la cantidad de ATP que necesitan producir a través de la fosforilación oxidativa. Ésta es una buena estrategia para protegerse del daño oxidativo, especialmente cuando las mitocondrias pueden ser disfuncionales debido a mutaciones del DNA provocadas por exposiciones tóxicas. ANT2 en realidad programa una célula para implementar estrategias que conducen a una mayor proliferación en lugar de apoptosis (muerte celular) en presencia de factores estresantes [13]. Recientemente ha habido interés en desarrollar fármacos que combatan el cáncer suprimiendo la actividad de ANT2 [14].

El Antoniou et al. El papel puede ser un avance significativo en nuestra búsqueda de un procedimiento para detectar la contaminación por glifosato en proteínas. Es notable que fueron capaces de identificar 15 proteínas humanas que parecen haber sido modificadas mediante la sustitución de glifosato por un residuo específico de glicina. El documento es de gran valor para la comunidad en general, porque especifica un procedimiento prescrito que ahora se puede aplicar de forma bastante rutinaria en muchos otros tipos de células cultivadas en cultivo, así como en muestras biológicas extraídas de tejidos enfermos en mamíferos, como las uñas de las manos. de pacientes con esclerodermia, células de la piel en pacientes con psoriasis, muestras de pelo de niños autistas, cascos de caballos que sufren del fundador, biopsias de tumores, placa de Alzheimer post mórtem, tejido renal y hepático enfermo, etc.

Abundan las oportunidades futuras para descubrir proteínas contaminadas con glifosato y, a medida que recopilamos una base de datos de patrones de sustitución específicos, incluso podemos predecir reglas para contextos de péptidos donde los residuos de glicina son especialmente susceptibles, como cuando los aminoácidos vecinos son pequeños (para prevenir obstáculo estérico) o cargado positivamente (para atraer glifosato al sitio de ensamblaje del péptido debido a su carga negativa). De hecho, este tipo de reglas ya se están haciendo evidentes en el pequeño conjunto recuperado en Antoniou et al. experimentar. Seis de las 15 supuestas glicinas sustituidas fueron seguidas inmediatamente por un aminoácido cargado positivamente (lisina, histidina o arginina). Y diez fueron inmediatamente precedidos por uno de valina, leucina, serina o treonina, todos los cuales son pequeños aminoácidos, que sostienen el espacio para la cola de metilfosfonilo del glifosato. Si el glifosato sustituye a la glicina durante la síntesis de proteínas, las consecuencias son alucinantes, y los insidiosos efectos tóxicos acumulativos del glifosato pueden explicar fácilmente el aumento que vemos hoy en la prevalencia de una larga lista de enfermedades autoinmunes, metabólicas, neurológicas y oncológicas.

Referencias

[1] MN Antoniou et al. Glyphosate does not substitute for glycine in proteins of actively dividing mammalian cells. BMC Res Notes 2019; 12:494. (Enlace web)
[2] A Samsel and S Seneff. Glyphosate, pathways to modern diseases V: Amino acid analogue of glycine in diverse proteins. Journal of Biological Physics and Chemistry 2016; 16: 9-46. (Enlace web) (Descargar)
[3] A Zulet et al. Proteolytic Pathways Induced by Herbicides That Inhibit Amino Acid Biosynthesis. PLoS ONE 2013; 8(9): e73847. (Enlace web)
[4] S Seneff et al. Does glyphosate acting as a glycine analogue contribute to ALS? J Bioinfo Proteomics Rev 2016: 2(3): 1-21. (Enlace web) (Descargar)
[5] A Zuin et al. Ubiquitin signaling: Extreme conservation as a source of diversity. Cells 2014; 3(3): 690-701. (Enlace web)
[6] S Gunatilake et al. Glyphosate’s Synergistic Toxicity in Combination with Other Factors as a Cause of Chronic Kidney Disease of Unknown Origin. Int J Environ Res Public Health 2019; 16(15). pii: E2734. (Enlace web) (Descargar)
[7] Y Dong et al. Desensitizing plant EPSP synthase to glyphosate: Optimized global sequence context accommodates a glycine-to-alanine change in the active site. J Biol Chem 2019; 294(2): 716-725. (Enlace web)
[8] R Bar-Shavit et al. G Protein-Coupled Receptors in Cancer. Int J Mol Sci 2016; 17(8). pii: E1320. (Enlace web)
[9] MT Lewis. Homeobox genes in mammary gland development and neoplasia. Breast Cancer Research 2000; 2: 159. (Enlace web)
[10] M Cohen-Eliav et al. The splicing factor SRSF6 is amplified and is an oncoprotein in lung and colon cancers. J Pathol 2013; 229(4): 630-9. (Enlace web)
[11] MA Jensen et al. Splicing factor SRSF6 promotes hyperplasia of sensitized skin. Nat Struct Mol Biol 2014; 21(2): 189197. (Enlace web)
[12] H Valdimarsson et al. Psoriasis: a disease of abnormal Keratinocyte proliferation induced by T lymphocytes. Immunol Today 1986; 7(9): 256-9. (Enlace web)
[13] SH Baik and J Lee. Adenine nucleotide translocase 2: an emerging player in cancer. J Stem Cell Res Med 2016; 1(2): 66-68. (Enlace web)
[14] J-Y Jang et al. Suppression of adenine nucleotide translocase-2 by vector-based siRNA in human breast cancer cells induces apoptosis and inhibits tumor growth in vitro and in vivo. Breast Cancer Research 2008; 10(1): R11. (Enlace web)