Papel de la enzima degradadora de insulina (IDE) en el metabolismo hepático

Abstract

Insulin-degrading enzyme (IDE) is a zinc-dependent metalloprotease that is highly conserved across species and ubiquitously expressed. Research conducted on humans HAS demonstrated an association between genetic polymorphisms at the Ide gene locus and the susceptibility to develop type 2 diabetes mellitus (T2DM). Although it has historically been thought of as an insulin protease, new research points to IDE's non-proteolytic roles. The aim of the research in this thesis is to deepen our understanding of the physiological function of the cytoplasmic (IDE-Met42) and mitochondrial (IDE-Met1) IDE isoforms in the liver. In order to achieve this, research has been done in vitro on IDE-deficient cell models (HepG2-IDE-KO and AML12-shRNA-IDE) and ex vivo on IDE-KO and L-IDE-KO mouse models. Furthermore, specific tools have been developed to differentiate these isoforms, along with mutants lacking catalytic activity to facilitate the study of their non-proteolytic functions. The conducted studies reveal that the loss of IDE induces insulin resistance and activates glucagon signaling in hepatic cells. This implies that certain genes linked to these biological processes, mitochondrial activity, and cytoskeletal stability are dysregulated. Furthermore, IDE-Met42 is essential for regulating glucose production, while IDE-Met1 is in charge of regulation of insulin signaling, oxygen consumption, ATP production, and mitochondrial dynamics. These findings expand the boundaries of existing knowledge regarding the functions of IDE isoforms, demonstrating that both can act in coordination to regulate cellular glucose homeostasis. However, it is crucial to continue research on IDE as a potential therapeutic target, as it could generate new insights for the development of more specific and effective therapies aimed at individuals suffering from T2DM.

La enzima degradadora de insulina (IDE) es una metaloproteasa dependiente de Zn2+, altamente conservada entre especies y expresada de manera ubicua. Estudios en humanos han demostrado una asociación entre los polimorfismos genéticos en el locus del gen Ide y la susceptibilidad a desarrollar diabetes mellitus tipo 2 (DM2). Históricamente se ha considerado una proteasa de insulina, sin embargo, evidencias recientes sugieren funciones no-proteolíticas de IDE. El objetivo del presente estudio es profundizar en el conocimiento del papel fisiológico de las isoformas citoplasmática (IDE-Met42) y mitocondrial (IDE-Met1) de IDE en el hígado. Para ello, se han llevado a cabo estudios ex vivo en los modelos murinos IDE-KO y L-IDE-KO, e in vitro en modelos celulares deficientes de IDE (HepG2-IDE-KO y AML12-shRNA-IDE). Por otro lado, también se han desarrollado herramientas específicas que permiten diferenciar dichas isoformas, además de mutantes sin actividad catalítica que facilitan el estudio de sus funciones no proteolíticas. Los estudios realizados evidencian que la pérdida de IDE induce resistencia a la insulina y activa la señalización del glucagón en células hepáticas. Además, implica una desregulación de genes asociados a estas funciones celulares, mitocondriales y a la estabilización del citoesqueleto. Asimismo, IDE-Met42 es la responsable de regular la producción de glucosa, mientras que IDE-Met1 desempeña un papel fundamental en la regulación de la señalización de insulina, el consumo de oxígeno, la producción de ATP y la dinámica mitocondrial. Estos descubrimientos amplían las fronteras del conocimiento existente sobre la función de las isoformas de IDE, demostrando que ambas pueden actuar de forma coordinada en la regulación de la homeostasis de la glucosa celular. No obstante, es fundamental continuar la investigación en IDE como una potencial diana terapéutica, ya que podría generar nuevo conocimiento para el desarrollo de terapias más específicas y efectivas dirigidas a los sujetos que sufren DM2.