Six6 (SIX Homeobox 6) és una proteïna que forma part de la família SIX de factors de transcripció homeobox, els quals juguen un paper essencial en el desenvolupament ocular. El gen SIX6 codifica una proteïna que actua com a regulador transcripcional mitjançant la unió de seqüències específiques d'ADN, controlant l'expressió de gens implicats en la formació i diferenciació de la retina. Es localitza en un clúster de gens relacionats en el cromosoma 14 i la seva activitat és fonamental per a la morfogènesi de l'ull.
Alteracions en SIX6 s’han associat amb diverses malalties oculars congènites i degeneratives, com ara anomalies del disc òptic amb distròfia retiniana i/o macular, i síndrome de coloboma del disc òptic, atròfia macular o coriorretinopatia.
Estructura miniatura|Estructura tridimensional de la proteïna SIX6 La SIX6 és una proteïna humana composta per 246 aminoàcids amb una massa molecular aproximada de 27,7 kDa. Aquesta proteïna es localitza principalment al nucli cel·lular, on exerceix la seva funció com a factor de transcripció. Pel que fa a la seva estructura, SIX6 conté dos dominis evolutivament conservats i funcionals: el SIX domini (SD) i l'homeodomini (HD). A més, presenta regions N-terminal i C-terminal amb funcions reguladores i d'interacció.
Dominis estructurals esquerra|miniatura|Representació esquemàtica dels dominis estructurals de la proteïna SIX6
Extrem N-terminal L'extrem amino-terminal de SIX6 es troba a l'inici de la proteïna, abans del domini SIX i inclou regions poc conservades. Aquest segment conté possibles llocs per modificacions post-translacionals, com fosforilació o ubiquinació, que poden modular l'activitat, la localització o l'estabilitat de la proteïna. Tot i que aquesta regió no participa directament en la unió a l'ADN, pot influir en la interacció amb altres proteïnes reguladores i co-factors.
Six Domain (SD) El domini SIX està situat a prop de la regió N-terminal abans del homeodomini, i té una longitud aproximada de 110-115 aminoàcids. La funció principal d'aquest domini és facilitar interaccions proteïna-proteïna, especialment amb co-factors de transcripció, modulant així indirectament l'activitat de la proteïna. Aquest domini contribueix a la cooperació estructural amb l'homeodomini i altres proteïnes, reforçant la regulació transcripcional específica dels gens diana.
Homeodomain (HD) El domini HD és el responsable de la unió específica a l'ADN, i per tant, és essencial per poder realitzar la funció de factor de transcripció. La seva longitud és d'aproximadament 60 aminoàcids i es troba cap al C-terminal de la proteïna. El seu plegament habitual consisteix en tres hèlixs alfa que permeten reconèixer seqüències d'ADN específiques. En SIX6, l'eficàcia de l'HD pot ser modulada per residus de l'extrem C-terminal, els quals incrementen l'afinitat de la proteïna per l'ADN.
Extrem C-terminal L'extrem C-terminal s’estén després de l'homeodomini fins al final de la proteïna. Aquesta regió conté residus que poden augmentar l'afinitat de l'HD per l'ADN i participar en interaccions addicionals amb altres factors de transcripció o co-factors. Així, contribueix a la regulació precisa i específica de l'expressió gènica en funció de les necessitats cel·lulars.
Funcions Desenvolupament ocular El gen SIX6 codifica una proteïna homebox homòloga en vertebrats a la proteïna codificada pel gen sine oculis en l'espècie Drosophilia melanogaster. Aquest és un factor de transcripció essencial de la xarxa gènica de determinació retinal (RDGN) per al desenvolupament dels ulls. La funció principal del factor de transcripció SIX6 és la regulació de processos com la proliferació i la diferenciació cel·lular de les cèl·lules progenitores neuronals i retinianes. Durant la gestació embrionària, s'expressa majoritàriament en el diencèfal ventral, el sol òptic i el primordi de la retina neural. En models de peixos i humans, s'ha observat que variants mutades del gen SIX6 s'associen a alteracions de la lamina retiniana i del nervi òptic o alteracions de la mida de l'ull. De tal manera es demostra que SIX6 té un paper molt important en l'expansió de camp ocular primari.
Sistema hipotalàmic-pituïtari i neurones GnRH El gen SIX6 també és essencial per al correcte funcionament de la diferenciació i supervivència de les neurones GnRH, les qual regulen l'eix hipotàlem-hipofisiari. S'ha comprovat que en ratolins amb una deleció del gen en cèl·lules s'observa una pèrdua d'expressió de l'hormona GnRH en el hipotàlem (hormona alliberadora de gonadotropines). En l'absència del gen en ratolins, també s'observa apoptosis neuronal i esterilitat. El factor de transcripció SIX6 activa els promotors de GnRHR i regulant l'expressió de factors de diferenciació de l'hipotàlem. La combinació de SIX6 amb altres factors proteics com ara SIX3 i LHX2 fa que es suprimeixin senyals que induirien a una diferenciació no neuronal, mantenint la identitat de les neurones GnRH.
Mecanismes de regulació El factor de transcripció SIX6 està sotmès a un mecanisme de regulació complexe i multidimensional que implica diverses molècules cis-reguladores distants, interaccions proteïna-proteïna amb coactivadors/co-repressors i mecanismes epigenètics. A més a més una sèrie d'elements enhancers (fragments d'ADN reguladors no codificants que augmenten l'expressió d'un gen concret), controlen l'expressió de SIX6 durant les diferents etapes del desenvolupament ocular. De manera que elements cis-acting separats activen la proteïna en fases primerenques i tardanes de la formació del globus ocular.
El gen SIX6 codifica una proteïna reguladora que, a nivell transcripcional, s’integra a una xarxa de regulació gènica (PAX, SIX, EYA i DACH) composta per quatre famílies de proteïnes que contribueixen en el control del desenvolupament de teixits sensorials. Les proteïnes EYA son coactivadores que s’uneixen a SIX6 per formar un complex que activa/inhibeix gens concrets. Reconeix els promotors dels gens diana i n’ajusta l'activitat.
Factors de transcripció específics poden unir-se a enhancers remots i condicionar l'expressió de SIX6 en regions del cervell i la retina, modulant l'equilibri entre proliferació i diferenciació de progenitors retinals. Entre aquests factors destaquen membres de la família SoxB1 (com Sox2 i Sox3), que participen en el manteniment i conservació de les cèl·lules mare neurals i en la identitat dels progenitors de la retina. Un altre factor essencial, com el neurogènic NeurD (NeuroD1, NeuroD4), participa en etapes posteriors, quan els progenitors comencen a diferenciar-se en neurones. En aquest moment, NeuroD pot modular l'activitat dels enhancers o d'altres elements reguladors per ajustar l'expressió de SIX6 a mesura que les cèl·lules deixen de dividir-se i adquireixen un destí neuronal definit D'aquesta manera s’estableix un equilibri entre la proliferació i la diferenciació dels progenitors retinals i neuronals. Aquest mecanisme garanteix que les cèl·lules mare s’hagin multiplicat en la mesura necessària abans de començar a especialitzar-se.
Interaccions SIX6 participa en una xarxa complexa d'interaccions amb altres factors de transcripció i reguladors gènics:
EYA1, EYA2 i EYA3:
SIX6 forma complexos amb les proteïnes EYA, que actuen com a coactivadors transcripcionals. Aquests complexos SIX–EYA activen gens implicats en la formació de la retina i el nervi òptic.
DACH1 i DACH2:
Les proteïnes DACH poden actuar com a correpressors que modulen negativament l'activitat de SIX6, equilibrant l'expressió de gens del desenvolupament ocular.
PAX6:
SIX6 col·labora amb PAX6 en la regulació de la neurogènesi de la retina. Ambdós gens controlen l'especificació cel·lular i la formació de l'ull. Les seves vies de senyalització sovint es troben interconnectades.
OTX2:
Aquest factor de transcripció pot regular indirectament l'expressió de SIX6 dins la jerarquia genètica del cervell anterior i la retina.
CDKN1A (p21):
SIX6 pot reprimir l'expressió de p21, un inhibidor del cicle cel·lular, afavorint així la proliferació de cèl·lules progenitores durant el desenvolupament ocular.
Vies de senyalització Wnt:
SIX6 interacciona amb components de la via Wnt/β-catenina, modulant la neurogènesi i el patró del cervell anterior.
Modificacions post-traduccionals Una vegada el gen SIX6 ha estat traduït, s'obté la proteïna SIX6 i llavors es duen a terme una sèrie de modificacions post-traduccionals que permeten obtenir-ne la seva forma funcional. Aquestes modificacions regulen la seva estabilitat, localització cel·lular, i la seva capacitat d'unió al ADN, així com la interacció amb altres factors reguladors. Entre les modificacions post-traduccionals més rellevants de SIX6 es troben:
Fosforilació Aquesta modificació consisteix en l'addició d'un grup fosfat a determinats aminoàcids de la proteïna SIX6. La fosforilació pot modular la seva activitat, ja que en alguns casos pot potenciar la capacitat de SIX6 d'unir-se al DNA, mentre que, si té lloc en altres regions de la proteïna, pot reduir-ne l'activitat o alterar-ne la funció reguladora. D’aquesta manera, la fosforilació actua com un mecanisme de control dinàmic sobre l'activitat de transcripció del SIX6.
Acetilació Consisteix en agregar un grup acetil a residus concrets de la proteïna SIX6. L'acetilació modifica l'afinitat de SIX6 pel DNA, i pot reforçar la seva unió a seqüències reguladores específiques. Com a resultat, contribueix a regular l'expressió de gens implicats en el desenvolupament ocular durant l'etapa embrionària, assegurant la formació adequada dels teixits derivats de la retina.
Metilació Consisteix en agregar un grup metil modulant l'afinitat per determinats gens. Té un impacte directe en quin tipus de cèl·lules de l'ull es formen i quines no.
Ubiquitinització S’afegeix ubiquitina, una petita proteïna que actua com a etiqueta senyalitzadora. La ubiquitinització marca la proteïna SIX6 per a la seva degradació mitjançant el sistema proteosòmic quan no és necessària. D’aquesta manera, es controla el temps durant el qual SIX6 roman activa dins la cèl·lula, evitant una activació prolongada de la seva funció reguladora. Aquest procés es dona a Lys49.
Interaccions amb cofactors Tot i que no es tracta d'una modificació química, aquesta regulació és essencial per a la funció de SIX6. La proteïna SIX6 no actua de manera autònoma, sinó que interacciona amb els cofactors EYA1/EYA2 i DACH per modular l'expressió gènica.
Quan SIX6 s’associa amb EYA, el complex resultant funciona com un activador de gens. En canvi, la interacció amb DACH produeix un efecte repressor sobre la transcripció.
Així, aquestes interaccions determinen si els gens regulats per SIX6 s’activen o s’inactiven durant el desenvolupament, constituint un mecanisme clau per a la formació adequada dels teixits oculars.
Sumoilació Aquesta modificació consisteix en l'addició de la molècula SUMO (process anomenat sumoilació). La sumoilació tendeix a reduir l'activitat de diversos factors de transcripció, inclosa la proteïna SIX6. Això permet evitar una activació excessiva de la seva funció reguladora i prevenir una senyalització desmesurada durant el desenvolupament ocular.
D’aquesta manera, la sumoilació contribueix a mantenir l'equilibri de l'activitat de SIX6, assegurant que la proteïna no treballi més del necessari i que l'expressió gènica es mantingui dins de nivells adequats.
Malalties associades El factor de transcripció SIX6 actua regulant la proliferació i diferenciació de les cèl·lules progenitores durant el desenvolupament dels òrgans neurològics i oculars. La seva expressió, normalment en etapes embriogèniques, i la seva activitat reguladora, el fan rellevant des d'un punt de vista clínic, tant per malformacions congènites com per la patologia adquirida en l'adult.
Infertilitat