Mecanismos moleculares de regulación de la actividad de la fosfoenolpiruvato carboxikinasa citosólica (pck1) y su aplicación al metabolismo lipídico en el cerdo

La mejora genética en el ganado porcino ha ido encaminada hacia la selección de canales magras. Para ello ha usado como criterio de selección el espesor de tocino dorsal, pero ha llevado aparejada la disminución del contenido de grasa intramuscular debido a la alta correlación genética (0,7) entre ambos caracteres. Un trabajo mostró que la sobreexpresión de la fosfoenolpiruvato carboxikinasa citosólica (Pck1) en músculo estriado de ratón aumentó el contenido de grasa intramuscular en un 400% a la vez que los depósitos adiposos visceral y subcutáneo disminuían a menos de la mitad, el fenotipo interesante para la cría de cerdos. La PCK1 cataliza una reacción reversible en la que el oxalacetato (OAA) es transformado a fosfoenolpiruvato (PEP). Esta enzima cataliza un paso limitante de la gluconeogénesis, se encuentra en un cruce de caminos de muchas rutas metabólicas y está implicada en el metabolismo de lípidos y proteínas así como en el de glúcidos. En el presente trabajo se muestra que el polimorfirmo c.A2456C en el exón 4 del gen de la Pck1 porcina está asociado a un descenso en el contenido de grasa intramuscular y un incremento del tocino dorsal. Además, este polimorfismo produce una sustitución Met139Leu en la proteína. El estudio de las propiedades cinéticas de ambas isoformas (salvaje y M139L) mostró que la variante M139L presentaba constantes cinéticas en favor de la reacción anaplerótica catalizada por Pck1. Además, la variante M139L mostró una menor capacidad gluconeogénica (30%) y lipogénica (9%) que la variante salvaje, mayor nivel de acetilación (40%) y mayor susceptibilidad a la degradación (20%) cuando se sobreexpresó en células HEK293T, que indican que el polimorfismo c.A2456C puede ser beneficioso en los programas de mejora animal.Dado que la Pck1 está fuertemente regulada a nivel transcripcional por, entre otros, el coactivador transcripcional PGC1α. El estudio de las sustituciones Pck1 c.A2456C y Pgc1α c.T1378A (descrita en un trabajo anterior y que produce una sustitución Cys430Ser en la proteína) mostró un efecto epistático entre ambas sustituciones. La sustitución Cys430Ser incrementa el nivel de O-glicosilación (O-GlcNAc) de Pgc1a p.C430S y de su estabilidad, pero va en detrimento de su su actividad transcripcional al disminuir la interacción con PPARgamma, promotor de la expresión de Pck1 y explicaría la menor inducción de la expresión de Pck1 por parte de la variante Pgc1a p.C430S.Aunque Pck1 está fuertemente regulada a nivel transcripcional, también presenta regulación post-traduccional. Se ha descrito que la Pck1 se acetila y se fosforila, aunque el papel de la fosforilación es desconocido. La Pck1 cataliza una reacción reversible, pero se desconocen los mecanismos por los que es regulada. En el presente trabajo se describe cómo la acetiltransferasa p300 es capa de acetilar Pck1 en condiciones de alta glucosa y favorecer la reacción reversa de Pck1 que convierte fosfoenolpiruvato en oxalacetato. La acetilación de la lisina 91 desestabiliza el sitio activo y favorece dicha reacción. En condiciones de baja energía, SIRT1 deacetila Pck1 y restaura las propiedades cinéticas de la enzima favoreciendo la reacción gluconeogénica. Además, la fosforilación dependiente de GSK3β favorece la ubiquitinación y degradación de Pck1 al mismo tiempo que disminuye el nivel de fosforilación. La fosforilación de la Ser90 en Pck1 favorece la deacetilación dependiente de SIRT1 en condiciones de baja energía. Los resultados de este trabajo muestran la capacidad de la acetilación de favorecer la actividad anaplerótica de la PCK1 suministrando metabolitos al ciclo de Krebs y el cruce de caminos entre la acetilación, fosforilación y ubiquitinación por el control del metabolismo central a través de Pck1. <br /