DLK1 Bloquea el Receptor ACVR2B del Envejecimiento Muscular, No Notch como se Creía por Mucho Tiempo

DLK1 (Delta-like non-canonical Notch ligand 1) se ha asumido durante mucho tiempo que regula el desarrollo —incluyendo la miogénesis, la adipogénesis y la neurogénesis— principalmente mediante la inhibición de la señalización Notch. Sin embargo, la base molecular de esta suposición se apoyaba en gran medida en evidencia indirecta y en datos de doble híbrido en levadura generados en condiciones no fisiológicas. Este estudio cuestiona ese paradigma a nivel estructural y funcional.

Mediante resonancia de plasmón superficial (SPR), citometría de flujo y ensayos con reporteros fluorescentes, los autores demostraron de forma concluyente que DLK1 no se une a NOTCH1, NOTCH2 ni NOTCH3, y que DLK1, tanto inmovilizado como soluble, no activa ni inhibe la señalización Notch mediada por ligandos. El análisis de secuencias confirmó que DLK1 carece de los dominios C2 y DSL necesarios para las interacciones canónicas con los ligandos Notch, y que los residuos hidrofóbicos clave de unión a Notch presentes en JAG1 están reemplazados por aminoácidos de menor tamaño en DLK1.

Mediante la minería de la base de datos de interacciones proteína-proteína Bioplex 3.0, los investigadores identificaron a ACVR2B —un receptor tipo II de la superfamilia TGF-β— como el único receptor de superficie celular conocido entre los candidatos a interactuar con DLK1. La SPR confirmó una interacción directa con una constante de disociación (KD) de ~1,4 µM. Un rastreo por presentación en superficie de levadura frente a 12 receptores de la superfamilia TGF-β mostró que DLK1 se une exclusivamente a ACVR2B, lo que demuestra una selectividad notable en comparación con ligandos promiscuos de TGF-β como la Activina o BMP-2.

La estructura cristalina del fragmento EGF4-6 de DLK1 en complejo con el dominio extracelular de ACVR2B reveló que DLK1 ocupa el sitio canónico de unión a ligandos de ACVR2B. EGF5 de DLK1 inserta un «bucle hidrofóbico» en una hendidura hidrofóbica conservada de ACVR2B —el mismo sitio utilizado por la miostatina y la Activina—. En ensayos funcionales, DLK1 antagonizó la señalización miostatina-ACVR2B (bloqueando la fosforilación de SMAD2/3) y promovió la diferenciación de mioblastos en células C2C12, reproduciendo los efectos conocidos de la inhibición de ACVR2B en el músculo.

Por último, los autores demostraron que la influencia indirecta de DLK1 sobre las respuestas transcripcionales de Notch está mediada por la disrupción de la co-localización entre SMAD2/3 y el dominio intracelular de Notch (NICD) —un mecanismo de diálogo cruzado ya conocido— y no a través de la unión directa al receptor Notch. Esto concilia los informes contradictorios que vinculan DLK1 con fenotipos de Notch sin necesidad de postular una interacción física directa. Desde el punto de vista terapéutico, estos hallazgos posicionan a DLK1 como un freno endógeno natural sobre la señalización de miostatina/Activina, con implicaciones para la atrofia muscular, la sarcopenia y la caquexia asociada al cáncer.