Señalización diferencial de la insulina en el desarrollo del músculo esquelético

Resumen

En músculo esquelético, la expresión de proteínas codificadas por oncogenes virales y celulares, donde se incluyen ciertas tirosina quinasas (v-src), ciertos factores de transcripción (myc, fos, jun) y formas activas de mediadores de las rutas de señalización acopladas a las proteínas G (H-ras, N-ras), inhiben el proceso de diferenciación muscular. En la línea celular C2C12 transformada con Ras activo no se produce la activación de las rutas PI3 quinasa/Akt/p70S6 quinasa y p38 MAP quinasa, necesarias para la activación del factor de transcripción NFB durante el proceso de diferenciación muscular. Además presenta una elevada actividad de p44/p42 MAP quinasa y del factor de transcripción AP-1, lo que impide la parada del ciclo celular. Esto hace que fracase el proceso de diferenciación muscular (no se produce la activación de la Creatina quinasa, la expresión de la Caveolina 3 y la formación de miotubos multinucleados). El tratamiento de esta línea celular, transformada por v-ras, con el PD098058, inhibidor de MEK-1, produce la parada del ciclo celular necesaria para el proceso de diferenciación muscular, pero provoca un efecto apoptótico que impide que los mioblastos diferencien. La adición de insulina junto con PD098058 impide dicho efecto apoptótico, se produce la parada del ciclo celular, se induce la activación de las rutas PI3 quinasa/Akt/p70S6 quinasa y p38 MAP quinasa, que llevan a la activación del factor de transcripción NFB y se produce la formación de miotubos multinucleados. Al igual que en el proceso de diferenciación de la línea celular C2C12, la activación de las rutas de la PI3 quinasa y de p38 MAP quinasa es necesaria para la miogénesis de la línea celular transformada por v-ras, como hemos observado mediante el uso de inhibidores específicos de ambas rutas. Finalmente, una construcción constitutivamente activa de Akt (siempre en presencia de PD) es capaz de imitar a la insulina induciendo la miogénesis de la línea celular transformada por vras. Además en estas condiciones Akt constitutivamente activo induce las rutas p70S6 quinasa y p38 MAP quinasa.

Palabras clave: desarrollo muscular-transformación por Ras-C2C12-insulina-NFkB

Abstract

v-H-ras transformed C2C12 (C2Ras) myoblasts, overexpressing p21-Ras protein in the Ras-GTP active form, showed a differentiation-defective phenotype when cultured in low serum as compared with C2C12 myoblasts. Accordingly, the purpose of the present study was to delineate the signaling pathways that restore C2Ras myoblasts differentiation. Inhibition of p42/p44-MAPK with the chemical inhibitor PD98059, and activation of AKT/P70S6K and p38-MAPK with insulin, produced growth arrest (precluding the expression of PCNA, cyclin-D1 and retinoblastoma at the hyperphosphorylated state and inducing the expression of the cell cycle inhibitor p21Cip) and myogenesis (multinucleated myotubes formation and induction of creatine kinase, caveolin-3 andactin). Both events were accompanied by down-regulation of AP-1 and up-regulation of NF-B tran scriptional activities. Furthermore, inhibition of NFB transcriptional activ- ity by the use of the proteasome inhibitor MG132 totally precluded differentiation by insulin+PD98059, demonstrating a direct role for NFB on C2Ras myogenesis. C2Ras myoblasts failed to restore differentiation when rapamycin or PD169316 were added in the presence of insulin+PD98059, indicating that the activation of both P70S6K and p38-MAPK was necessary to reach a fully differentiated phenotype. Finally, transient transfection of a constitutively active Myr-EGFP-AKT-HA construct (in the presence of PD98059) restored C2Ras myogenesis by its ability to activate P70S6K and p38-MAPK. A crosstalk between P70S6K and p38-MAPK was observed under rapamycin treatment in both insulin or active AKT induced myogenesis. Our results are delineating an AKT/P70S6K/p38-MAPK pathway involved in skeletal muscle differentiation.

Keywords: muscle differentiation-Ras transformation-C2C12-Insulin-NFkappaB