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Item In Vitro Stimulation of Protein Kinase C by Melatonin(1998) Antón-Tay, Fernando; Ramírez, Gerardo; Martínez, Isabel; Benítez-King, Gloria; Universidad Autonoma Metropolitana - Iztapalapa, Dpto. de Biología de la Reproducción CBS.; fat@xanum.uam.mxIt has been shown that melatonin through binding to calmodulin acts both in vitro and in vivo as a potent calmodulin antagonist. It is known that calmodulin antagonists both bind to the hydrophobic domain of Ca2+ activated calmodulin, and inhibit protein kinase C activity. In this work we explored the effects of melatonin on Ca2+ dependent protein kinase C activity in vitro using both a pure commercial rat brain protein kinase C, and a partially purified enzyme from MDCK and N1E-115 cell homogenates. The results showed that melatonin directly activated protein kinase C with a half stimulatory concentration of 1 nM. In addition the hormone augmented by 30% the phorbol ester stimulated protein kinase C activity and increased [3H] PDBu binding to the kinase. In contrast, calmodulin antagonists (500 _M) and protein kinase C inhibitors (100 _M) abolished the enzyme activity. Melatonin analogs tested were ineffective in increasing either protein kinase C activity or [3H] PDBu binding. Moreover, the hormone stimulated protein kinase C autophosphorylation directly and in the presence of phorbol ester and phosphatidylserine. The results show that besides the melatonin binding to calmodulin, the hormone also interacts with protein kinase C only in the presence of Ca2+. They also suggest that the melatonin mechanism of action may involve interactions with other intracellular hydrophobic and Ca2+ dependent proteins.Item Estudio de liberación in vitro de péptidos opioides en terminales nerviosas aisladas(1995) Asai, Miguel; Agustín, Pablo; Benítez-King, Gloria; Laboratorio de Análisis Químicos. División de Neurociencias. Instituto Mexicano de Psiquiatría, Calz. México-Xochimilco 101, col. San Lorenzo Huipulco 14370, México, D.F.Actualmente se reconoce el papel modulador de los péptidos opioides en la homeostasis celular. Los péptidos opioides se han detectado por microscopia electrónica en vesículas electrodensas de las terminales nerviosas. También, se ha establecido que la liberación in vitro de encefalinas, a partir de rebanadas del cuerpo estriado es dependiente de calcio y se produce por la presencia de potasio como agente despolarizante. No obstante, los mecanismos moleculares que subyacen en la liberación de encefalinas no se conocen. Se sabe que el complejo calcio-calmodulina (Ca2+-CaM), participa en la liberación de neurotransmisores por la activación de la multiproteína cinasa II (MPKII). También se conoce que la proteína cinasa C (PKC), cuando es activada por PMA (éster de forbol), fosforila a la GAP-43 y a las MARCS presentes en las membranas de las vesículas sinápticas promoviendo la exocitosis. En el presente trabajo, se estudió la posible participación de la calmodulina (CaM) y PKC en la liberación in vitro de péptidos opioides, en terminales nerviosas aisladas (sinaptosomas), obtenidas de la amígdala del lóbulo temporal de la rata y se utilizó a la trifluoroperazina (TFP) y al compuesto W7 como antagonistas de la CaM y a un éster de forbol, el PMA como activador de la PKC. Un grupo de ratas macho de la cepa Wistar (200-250 g), se sacrificaron por decapitación, el cerebro se removió con rapidez y la amígdala se disecó y se colocó en sacarosa 0.32 M a 4°C. Una vez obtenidos los sinaptosomas se realizaron los experimentos de liberación, utilizando potasio (55 mM) como agente despolarizante y al dipéptido Phe-Ala (1 mM) como inhibidor de la encefalinasa. La recolección de las muestras se realizó cada 5 min (liberación basal, alto potasio y postestímulo). La concentración de IR-met-encefalina, IR-leu-encefalina, IR-ME-Arg6-Phe7 e IR-ME-Arg6-Gly7-leu8 fue medida con la técnica de radioinmunoensayo. Los resultados señalaron que el EGTA a una concentración de 1 mM, redujo significativamente la liberación de opioides (65%). La presencia del TFP y W7 en un margen micromolar redujo significativamente la liberación de met-encefalina, hepta y octapéptido; sin embargo, no tuvieron efecto sobre la liberación de leu-encefalina. Por el contrario, el PMA (1 µ M) aumentó significativamente la liberación de leu-encefalina (67%), pero no modificó la liberación evocada de met-encefalina. Los resultados indican que los péptidos opioides se liberan presinápticamente a partir de sus terminales nerviosas, su secreción es dependiente de calcio y de naturaleza selectiva. El complejo Ca2+ -CaM podría regular la liberación de met-encefalina, heptapéptido y del octapéptido y la PKC la liberación de leu-encefalina.Item Efecto de la melatonina sobre la actividad de la proteína cinasa C y la multiproteína cinasa II dependiente de calmodulina(1994) Benítez-King, Gloria; Huerto-Delgadillo, Lourdes; Martínez Hernández, Aída; Antón-Tay, Fernando; Departamento de Neurofarmacología. división de Investigaciones Clínicas, Instituto Mexicano de Psiquiatría. Calz. México-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, 14370 México.La melatonina actúa como un regulador cronobiológico en los vertebrados, invertebrados y en el ser humano, sincronizando la actividad biológica del organismo con el ciclo luz-oscuridad. De ahí que se ha sugerido que la hormona tiene un papel importante en la fisiopatología de las enfermedades psiquiátricas que se presentan con alteraciones de los ritmos circadianos. En la actualidad, el conocimiento acerca del efecto modulador de la melatonina sobre la fisiología celular se encuentra en expansión, aun cuando la información sobre su mecanismo de acción es escasa. Hay evidencia que indica que la melatonina actúa a nivel celular por medio de varios mecanismos. Uno de ellos, propuesto por nuestro grupo, involucra la modulación intracelular de la actividad de la calmodulina por la melatonina. La calmodulina modula directa o indirectamente un amplio espectro de funciones celulares. En forma directa, activando enzimas tales como la fosfodiesterasa, la adenilato ciclasa, etc. e indirectamente, modulando la fosforilación de sustratos especificos al activar a la multiproteína cinasa II. Esta enzima fosforila una gran variedad de sustratos regulando funciones tales como el metabolismo de lípidos y carbihidratos, la sínteis y liberación de neurotransmisores, la funcionalidad del citoesqueleto, la homeostasis del calcio, y la expresión genética. En este trabajo se estudió el efecto de la melatonina sobre la actividad de la multiproteína cinasa II Ca2+-Calmodulina dependiente. Además, como se ha descrito que otros antagonistas de calmodulina (trifluoperazina y compuesto W-7) inhiben a la proteína cinasa C, se estudiaron los efectos de la hormona sobre la actividad de esta enzima. Los resultados obtenidos señalaron que las concentraciones fisiológicas de la melatonina inhiben la ctividad de la multiproteína cinasa II en un 40% (p < 0.01) y activan directamente a la proteína cinasa C (p < 0.007), en contraste con los antagonistas de la calmodulina (trifluoperazina y W-7), que inhiben la actividad de ambas enzimas. Estos datos confirman que la melatonina actúa como un antagonista de la calmodulina al inhibir la actividad de la multiproteína cinasa II y sugieren que la hormona es también capaz de unirse intracelularmente a otras proteínas funcionales, modulando su actividad. La melatonina podría sincronizar la actividad celular con el fotoperíodo por medio de una modulación selectiva de la fosforilación de proteínas y probablemente modula las respuestas desencadenadas por segundos mensajeros al actuar como un enlace de información cruzada entre dos caminos de traducción de señales, el del calcio y el del fosfatidil inositol.Item La trifluoperazina aumenta la concentración intracelular de calcio en neuronas de Helix aspersa(1993) Cruzblanca, Humberto; Márquez Gamiño, Sergio; Alvarez-Leefmans, Francisco Javier; División de Investigaciones en Neurociencias. Calz. México-xochimilco 101. col. San Lorenzo huipulco, 14370 México, D.F.Previamente reportamos que en las neuronas de Helix aspersa, la trifluoperazina (TFP) incrementa la inactivación de la corriente de calcio disparada por le Ca2+. En el presente trabajo se evaluó su efecto sobre la concentración intracelular de calcio iónico ([Ca2+]i) y sobre la velocidad de relajación de las corrientes de bario. Las corrientes de bario se registraron con la técnica de fijación de voltaje con dos microelectrodos. La [Ca2+)i] se estimó por microscopia de fluorescencia, utilizando como indicador intracelular a la molécula fluorescente Fura-2. La TFP incrementó la velocidad de relajación de la corriente de bario corfirmando que incrementa la inactivación de los canales de calcio aun cuando estos sean permeados por Ba2+. La TFP provocó un incremento oscilatorio de la [Ca2+]i probablemente debido a la inhibición de la bomba de Ca2+, que lo acumula activamente en el interior del retículo endoplásmico. Los resultados muestran que además de su acción antidopaminérgica, la TFP incrementa la [Ca2+]i. Dicho incremento puede contribuir a la inactivación de los canales de calcio.Item Caracterización de la unión melatonina-calmodulina(1992) Benítez-King, Gloria; Chávez, José Luis; Huerto-Delgadillo, Lourdes; Antón Tay, Fernando; Departamento de Neurofarmacología, División de Investigaciones Clínicas. Instituto Mexicano de Psiquiatría, Calz. México-Xochimilco 101. Col. San Lorenzo Huipulco, 14370 México, D.F.Se ha sugerido que la melatonina está involucrada en la etiología y la fisiopatología de los trastornos afectivos. Sin embargo, no se sabe el papel que juega en estos padecimientos debidos a que aún se desconoce su mecanismo de acción. La melatonina se une a sitios de alta afinidad en varias regiones del cerebro y en órganos periféricos. Algunos receptores de la melatonina están acoplados al sistema de la adenilato ciclasa o al del diacilglicerol, traduciendo la señal de la hormona al medio intracelular. Recientemente hemos descrito que en las células MDCK y NIE-115, la melatonina induce cambios en el citoesqueleto, así como en la proliferación celular. Estos cambios están asociados con las modificaciones en los niveles y la distribución subcelular de la calmodulina. Además, la melatonina inhibe la actividad de la fosfodiesterasa dependiente de Ca++-calmodulina con una IC50 de 1 nM. Estos resultados sugirieron la hipótesis de que la señal de la melatonina podría ser percibida por la calmodulina y a través de la modificación de los niveles, distribución subcelular y actividad funcional de esta proteína: se traduciría la señal de la hormona al medio intracelular. En el presente trabajo, caracterizamos la unión de la melatonina a la calmodulina con un método de ultrafiltración rápida. La melatonina se asocia a la calmodulina con alta afinidad, dicha unión es específica, rápida, estable y reversible. Los estudios de saturación demostraron que la melatonina-H3 se une a un solo sitio en la calmodulina con una constante de afinidad (Kd) de 0.398 nM y una capacidad de unión (Bmax) de 6.25 nM/mg de calmodulina. La unión específica se incrementa 4.8 veces en presencia de calcio. Los resultados confirman la asociación de la melatonina con la calmodulina, y por lo tanto apoyan la hipótesis de que la hormona ejerce sus acciones farmacológicos y fisiológicas a través de su interacción con esta proteína.Item Efecto de inhibidores de la fosforilación de proteínas sobre el aumento en el calcio interno inducido por despolarización de las terminales nerviosas(1992) Sitges, María; Talamo Bárbara; Departamento de Neuroquímica, Instituto Mexicano de Psiquiatría, Calz. México-Xochimilco 101, Col. San Lorenzo huipulco, 14370 México, D.F.El posible papel de las quinasas en la regulación de los niveles del CA2+ libre Citosólico (Cai) en las terminales nerviosas, se investigó estudiando el efecto de varios inhibidores de quinasas sobre el aumento en el Cai inducido por despolarización con alto K+ en sinaptosomas de cerebro de rata. El CA2+ intrasinaptosomal se detectó con el marcador fluorescente sensible a CA2+ fura-2. El H-7 (100 µM), la estaurosporina ( I µM) y el compuesto K-252a, que inhiben a la proteína cinasa C (PKC) y a las proteínas quinasas dependientes de nucleótidos cíclicos interactuando con el sitio activo de las enzimas, no inhiben a la PKC uniéndose al dominio regulatorio de la enzima y que también se unen a calmodulina (CaM), inhibieron marcadamente el aumento en el Cai que induce el K+ alto. Estos resultados indican que la inhibición de la PKC no es suficiente para bloquear el incremento en el Cai que induce la despolarización con alto K+. Los antagonistas de CaM, en cambio, deben bloquear el aumento en el Cai que induce el alto K+, inhibiendo un proceso dependiente de CaM, posiblemente la fosforilación mediada por proteínas quinasas dependientes de CaM.Item Efectos del CGS9343B, un inhibidor selectivo de la calmodulina sobre la corriente de calcio, en neuronas de Helix aspersa.(1990) Alvarez-Leefmans, Francisco Javier; Cruzblanca, Humberto; Departamento de Neurobiología, División de Neurociencias. Instituto Mexicano de Psiquiatría, México 14370, D.F. y Departamento de Farmacología y Toxicología. CINVESTAV del IPN. Apartado Postal 14-740, México 07000 D.F.En estudios anteriores (1,4,10) hemos encontrado que el antipsicótico trifluoperazine (TFP) reduce la amplitud de la corriente de Ca2+ (1 Ca 2+) y paralelamente incrementa su inactivación. Estos efectos pueden deberse a inhibición por la TFP de la calmodulina (CAM) o de la proteína cinasa C, o de ambas. En este trabajo reportamos los efectos del CGS9343B, un inhibidor + 2selectivo de la CAM (21) sobre le potencial de acción de Ca2+ y la 1Ca2+. Los experimentos se hicieron en neuronas identificadas de 3Helix aspersa bajo condiciones de fijación de corriente o fijación de voltaje. Las neuronas se bañaron con una solución diseñada para registrar la 1Ca2+ (10). La aplicación de 10 5m mM de CGS9343B provocó sobre el potencial de acción generado espontáneamente en estas neuronas, los siguientes efectos: i) la frecuencia de disparo se redujo en 85% (n=3) ; ii) se incrementó tanto la amplitud como la duración del potencial de acción, en un 25% y 22%, respectivamente (n=4). Cuando se registró la 1Ca2+ se observaron los siguientes efectos del CGS9343B: i) La amplitud de la 1Ca2+ se incrementó ostensiblemente (100% y 130% a 0 mV, n=2); - + 2ii) la inactivación de la 1Ca2+, disparada por el Ca2 +, se redujo. Estos resultados sugieren que la CAM regula los canales de Ca2+ al menos mediante dos procesos. En ambos casos, el resultado final es la reducción de la entrada de Ca2+ a las neuronas.Item Efecto de la melatonina sobre la unión del [3H]-dibutirato de forbol a la proteína cinasa C(1997) Benítez-King, Gloria; Ramírez Rodríguez, Gerardo; Martínez Mateos, Isabel; Hernández Gutiérrez, María Eugenia; Antón-Tay, Fernando; Instituto Mexicano de Psiquiatría, Departamento de Neurofarmacología, DIC. Calz. México-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, 14370, México, D.F.La melatonina es una hormona lipofílica que actúa como un neuromodulador en el sistema nervioso central. Existen evidencias que sugieren que esta hormona podría participar en la patofisiología de algunas enfermedades psiquiátricas. Sin embargo, no se conoce con precisión como participa en la etiología de estas enfermedades. De ahí que el estudio de su mecanismo de acción, así como las respuestas celulares que causa, sea una estrategia clave para poder entender el papel que tiene la psiquiatría, y su posible utilidad terapéutica. En los últimos años, se ha descrito que la señal de melatonina es decodificada por sus células blanco mediante varios mecanismos: por la unión a receptores membranales específicos a proteínas intracelulares. Una de las proteínas que decodifica la señal de la melatonina, es la calmodulina. La melatonina se une a la calmodulina con alta afinidad y antagoniza su actividad, modulando así, la señal del Ca++. Recientemente se ha descrito que la melatonina activa a la proteína cinasa C, tanto in vivo como in vitro. Esta enzima se activa por el diacilglicerol y los ésteres del forbol en presencia de la fosfatidilserina. Una vez activa, la enzima fosforila une gran variedad de sustratos claves para la fisiología celular. Además de activar la proteína cinasa C, la melatonina sinergiza la activación y la autofosforilación de la enzima causada por el miristato de forbol. Estos resultados, han sugerido que la hormona podría unirse a la proteína cinasa C, y así modular la respuesta de la enzima a los ésteres del forbol. En este trabajo se estudió el efecto de la melatonina sobre la unión del [3H]-dibutirato 12, 13 de forbol a la proteína cinasa C y se determinó , si el efecto es dependiente de Ca++. Los ensayos de unión se realizaron con el método de ultrafiltración rápida. Como fuente de proteína cinasa C, se utilizó una fracción cruda de cerebro de rata, obtenida a 100 000 x g o de células MDCK. Los resultados obtenidos señalaron que la melatonina (10-9M) aumentó en un 50 % la unión del [3H]-dibutirato 12, 13 de forbol a la proteína cinasa C, solamente en presencia de Ca++. Con concentraciones mayores (10-7-10-5 M) la hormona aumentó la unión del éster del forbol hasta en un 75 %. El efecto de la melatonina sobre la unión del [3H]-dibutirato 12, 13 de forbol en la enzima fue específico, ya que el catabolito de la hormona, la 6-hidroximelatonina y sus precursores, la N-acetilserotonina y la serotonina no incrementaron significativamente la unión del éster del forbol a la proteína cinasa C en un margen de concentraciones de 10-11 a 10-5 M. El incremento en la unión del [3H]-dibutirato 12, 13 de forbol a la proteína cinasa C causado por la melatonina, se observó también en presencia de la fosfatidilserina y con la enzima obtenida de las células epiteliales MDCK. Los resultados apoyan la hipótesis de que la melatonina se une a la proteína cinasa C. Además sugieren, que la hormona podría amplificar la respuesta de los receptores acoplados a la vía del fosfatidilinositol, aumentando así la unión de los activadores de la proteína cinasa C a las isoformas de la enzima, que son dependientes de Ca++.