María Paz Marzolo

Profesor Asociado

Laboratorio de Tráfico Intracelular y Señalización

Departamento de Biología Celular y Molecular,

Facultad de Ciencias Biológicas

Pontificia Universidad Católica de Chile

Santiago, Chile

 

Estudios

Bioquímico, Facultad de Ciencias Biológicas, Pontificia Universidad Católica de Chile (1988)

Doctor en Ciencias Biológicas, mención Biología Celular y Molecular, Pontificia Universidad Católica de Chile (1997)

Post-doctorado, Laboratorio Neurobiología, Fac. Ciencias Biológicas, Pontificia Universidad Católica de Chile, (1999)

Área de especialización: Biología Celular, Tráfico de proteínas de membrana (endocitosis, exocitosis, sorting), Receptores de la familia del LDL-R.

 

Premios y Distinciones

• “Premio estudiante de honor” de pregrado para el mejor estudiante de Bioquímica, Pontificia Universidad Católica de Chile. ( 1981, 1986)
• Premio a la mejor tesis de Doctorado en el área Biología Celular, Fundación Chilena de Biología Celular. (1997)
• Miembro del programa “Ciencia de Frontera” de la Academia Chilena de Ciencias. ( 2004 – 2006)

 

Cursos

Postgrado

BIO4107

Bases moleculares y celulares de enfermedades metabólicas

Pregrado

BIO241C	Bases Moleculares de la Patología
BIO238M	Biología Molecular de la Célula

 

 

Líneas de Investigación

 

1. Tráfico de receptores, LRP1, Megalina y ApoER2 en células con fenotipo polarizado.

Nuestro laboratorio está interesado en conocer y entender los aspectos celulares y moleculares del tráfico intracelular de proteínas, especialmente en células con fenotipo polarizado, neuronas y células epiteliales. Para este fin, hemos estudiado el tráfico de los receptores miembros de la familia del LDL-R,  LRP1 (el receptor relacionado con el LDL-R), megalina/LRP2 y el ApoER2 (receptor 2 de apoE). Estas proteínas de transmembrana, son receptores de superficie celular altamente endocíticos, que internalizan una gran variedad de ligandos y además pueden, depediendo del ligando, activar respuestas de transducción de señales. La proteína de 39 kDa RAP (receptor-associated protein), puede inhibir la unión y degradación de los ligandos a estos receptores. Una forma de RAP recombinante ha sido ampliamente utilizada en el estudio de la interacciones ligando-receptor. Sin embargo, en condiciones fisiológicas, RAP es una chaperona intracelular que se localiza entre retículo endoplásmico y cis-Golgi cuya función es la de facilitar el plegamiento y el tráfico de estos receptores en la ruta secretoria. LRP1 se localiza en el polo basolateral de células epiteliales (sinudoidal en los hepatocitos) y somatodendritico (en neuronas); Megalina es apical y ApoER2, presenta varias isoformas derivadas de “splicing alternativo” cuya localización polarizada no ha sido aun claramente establecida.

         Nuestra línea de investigación se centra en la identificación de los elementos moleculares, dentro de los dominios citosólicos de los receptores, y los componentes celulares que determinan las características del tráfico intracelular y señalización, en células con fenotipo polarizado. Hemos descrito que LRP1 se localiza basolateralmente en células epiteliales y la información para esta localización polarizada se encuentra en el dominio citoplasmástico del receptor, identificando que un residuo de tirosina, perteneciente al primer motivo NPXY tiene un papel relevante en la distribución basolateral del receptor y que en la etapa reciclaje del receptor desde el endosoma temprano, que se asocia a la proteína citosólica sorting nexin 17 (SNX17). En neuronas el tráfico de LRP1 se ha asociado a SNX17 y a la proteína kinasa D. 

Hemos mostrado que megalina, que se localiza apicalmente, se asocia a balsas de colesterol/glicoesfingolípidos a través de su dominio de transmembrana y que la información de destinación apical se encuentra en el dominio citosólico del receptor, siendo la primera proteína tipo I, descrita con información apical en su dominio citoplasmático. Megalina además se fosforila por GSK3 en su dominio citoplasmático y esta fosforilación regula negativamente su reciclaje hacia la superficie celular

         En relación con ApoER2, estamos interesados en su tráfico endocítico, localización polarizada de sus distintas isoformas. Junto con la determinación de los residuos del dominio citoplásmico que contribuyen a estos eventos de tráfico del receptor, nos interesa determinar el papel de componentes celulares como balsas lipídicas, citoesqueleto de actina y proteínas asociadas, en el tráfico y función de este receptor, tanto en neuronas como en células epiteliales.

 

2.- Función de receptores de la familia de LDLR y su asociación con patología.

Los receptores de esta familia unen e internalizan una gran variedad de ligandos, de función y estructura muy variadas, tales como lipoproteínas con apoE y apoB, complejos de proteasas con sus inhibidores, complejos de vitaminas A, B12 y D con sus proteínas transportadoras, proteínas de matriz extracelular y otras proteínas como la proteína precursora del beta-amiloide (APP), la proteína prión, el NMDAR y algunos transportadores de membrana, como el NHE3.

LRP1 es un receptor endocítico de 600 kDa que se expresa ampliamente y en forma importante en el cerebro (neuronas, astrocitos activados y microglía), hígado y pulmón. El LRP1 ha sido involucrado en varias funciones fisiológicas importantes, muchas de las cuales pueden relacionarse directamente a la función de sus ligandos. La relevancia de función de esta proteína durante el desarrollo queda de manifiesto en el animal deficiente de LRP1, el cual muere durante en etapas tempranas del desarrollo embrionario.  Este receptor cumple muchas funciones relevantes a distintos niveles (función hepática, del sistema nervioso, sistema inmune innato, muscular etc). Por ejemplo, hemos descrito que este receptor une y degrada al proteoglicán decorina, y de esta forma además regula la señalización inducida por TGFbeta (en colaboración con el Dr. Enrique Brandan). Actualmente nos interesa evaluar como, el tráfico de este receptor, se asocia a disfunciones a nivel hepático.

Megalina/LRP2, como el LRP1 es una proteína integral de membrana de gran tamaño (4660 aminoácidos) que contiene cuatro dominios de unión a ligando, consistentes en repeticiones ricas en cisteína con homología al complemento, un dominio de transmembrana y un dominio citoplasmático. El receptor se expresa en forma importante en al superficie apical de células epiteliales de varios tejidos, tales como el túbulo proximal del riñón, el tracto reprodutivo masculino, pulmón y tiroides, entre otros. El patrón de expresión de megalina sugiere que esta proteína puede cumplir un papel importante en la absorción de moléculas desde el intestino, la recuperación de moléculas a nivel renal y el transporte a través de la barrera hematoencefálica. La importancia de megalina durante el desarrollo embrionario es evidente a la luz del efecto que tiene su deficiencia en ratones knock-out, los que presentan severas deficiencias en el sistema nervioso y que mueren inmediatamente después del nacimiento.

Nuestro laboratorio ha descrito además la presencia de megalina en el epitelio de la vesícula biliar humana y de ratón (Figura 3); actualmente estamos estudiando activamente el papel de este receptor en este órgano y los mecanismos que regulan su expresión. Una de las líneas de trabajo de nuestro laboratorio se relaciona con el estudio de megalina en la Litiasis Biliar por cálculos de colesterol, enfermedad de altísima prevalencia en nuestro país y que se asocia fuertemente con el Cáncer de Vesícula Biliar, primera causa de muerte por cáncer de mujeres en Chile. Nuestra hipótesis es que megalina tiene un papel protector en la función de la vesícula biliar. Megalina además se fosforila por GSK3 y esta fosforilación regula su reciclaje. Interesantemente la vía de señalización Wnt-beta catenina, en la que está involucrada la GSK3b, también estaría asociada a la expresión de megalina, trabajo en desarrollo en nuestro laboratorio. Otra asociación de megalina con patología está relacionada con su fosforilación y reciclaje. La fosforilación podría estar afectada en patologías en las que se han encontrado defectos que reflejan disfunción de megalina y donde tanto en el tráfico intracelular como en señalización estarían comprometidos, como ocurre en el síndrome de Lowe, donde existen mutaciones en la proteína OCRL1, una PI-5 fosfatasa y donde uno de los órganos mas afectados es el túbulo proximal renal. También en relación con megalina, hemos descrito que su expresión es regulada por TGFbeta y esto podría explicar, en parte, la disfunción renal asociada a fibrosis en Diabetes. Finalmente hemos encontrado que megalina es blanco de los receptores nucleares para proliferadores peroxisomales, PPARa y g, y esto tendría gran relevancia en patologías en los que estos sistemas cumplen papeles protectores, como por ejemplo en Nefropatía Diabética.

Además del papel en la intenalización y degradación de ligandos, recientemente se han descrito nuevas funciones para los miembros de la familia del LDL-R, como su participación en señalización celular, actuando como transductores de señales externas. Se ha demostrado que los dominios citoplasmáticos de apoER2, megalina y LRP1 unen proteínas citosólicas de tipo adaptadoras y de andamiaje. Por lo tanto las funciones celulares de estos receptores son bastante mas amplias de las propuestas inicialmente. En este sentido y en  el caso de ApoER2, dada su predominante expresión en el SNC, hemos estudiado su señalización en condiciones tales como la neurodegeneración que ocurre en la condición de acumulación de colesterol endosomal (enfermedad de Niemann Pick tipo C). En esta condición tanto la señalización como el tráfico de apoER2 en neuronas está alterada; sin embargo la señalización mediada por reelina es activa y esto podría constituir una herramienta paliativa para esta condición patológica, dado que reelina es importante en la actividad neuronal y sobrevida.  Además ApoER2, como APP se procesa por las a-secretasa y g-secretasa y hemos descrito que se asocia y regula el tráfico y procesamiento del APP mismo, por lo que tendría un papel en la enfermedad de Alzheimer, mas allá de ser el receptor de la apolipoproteína E, cuya isoforma E4 se ha asociado a esta enfermedad neurodegenerativa.

 

3. Tráfico y función del Receptor Acoplado a Proteína G, GpBAR/TGR5

TGR5/GpBAR es un receptor acoplado a proteína Gs alfa, que activa a la Adenilato Ciclasa y produciendo cAMP y activación de PKA. Ratones KO para este receptor son resistentes a desarrollar Litiasis Biliar por cálculos de colesterol y además este receptor regula el gasto energético expresándose de manera importante en el tejido adiposo pardo y en el músculo. Al activarse este receptor además activa a las MAPK Erk1/2 y se asociado la actividad de este GPCR al efecto de los ácidos biliares de transactivar al EGFR, via activación de metaloproteasas de la familia de las ADAM. En este contexto, hemos estado estudiando como GpBAR regula la expresión y procesamiento proteolítico de megalina, dado que ambos receptores se expresan en el epitelio de la Vesicula Biliar humana y de ratón y megalina es sustrato de las ADAM en riñón. Estudiamos el tráfico y señalización de GpBAR en células epiteliales como las derivadas de vesícula biliar y su relación con megalina y NHE3, cuya expresión en otros órganos es regulada por fosforilación mediada por PKA y PKC entre otros sistemas.

 

4. Regeneración y señalización mediada por LRPs y GpBAR/TGR5

Nuestro laboratorio pertenece al Núcleo Milenio de Biología Regenerativa (MINREB). Específicamente nuestro grupo estudia el papel de los receptores antes mencionados en procesos de regeneración (sistema nervioso central y periférico) como también en procesos de proliferación/diferenciación de células troncales a distintos linajes. Contamos con herramientas tales como sistemas de silenciamiento lentiviral de la expresión de megalina. ApoER2 y GpBar, como también de modelos animales modificados genéticamente tales como los megalina y LRP1 floxeados y ApoER2 KO.

Dentro de las lineas que desarrollamos en el contexto del MINREB están;

• Papel de megalina en regeneración de SNC y SNP
• Papel de GpBar/TGR5 en regeneración del SNC
• Conversación cruzada de los receptores de neurotrofinas con ApoER2/reelina.

 

GpBAR/TGR5 es un receptor acoplado a proteína Gs alfa, que activa a la Adenilato Ciclasa y produciendo cAMP. Este receptor además de tener como ligandos a los ácidos biliares, ha sido recientemente asociado con una función de receptores de neuroesteroides, los cuales han sido por largo tiempo reconocidos en sus capacidades regenerativas y de neuroprotección. Esto nos ha impulsado a ampliar nuestra línea de investigación sobre este receptor, originalmente situado en el contexto de su función en la vesícula Biliar y su relación con megalina, a la función en procesos de regeneración, plasticidad sináptica y neurogénesis.

Novel aspects of apoer2 trafficking and function revealed by its interaction with the cytosolic adaptor proteins snx17 and ap-4

Año: 2011
Concurso: Fondecyt-Regular 1110382
Institución: Conicyt
Investigador Principal: Maria Paz Marzolo Canales
Otro Investigador: Otra Universidad o Institución: Pontificia Universidad Católica de Chile / Facultad De Ciencias Biologicas / Departamento De Biologia Celular Y Molecular

 

Role of the multivesicular body pathway and lysosomes in the turnover of the amyloid precursor protein; Implications foramyloid-beta generation and Alzheimer's Disease

Año: 2010
Concurso: Fondecyt-Regular 1100027
Institución: Conicyt
Investigador Principal: Dr. Patricia Burgos
Otro Investigador: Mardones Cofre, Gonzalo Antonio, Marzolo Canales, Maria Paz
Otra Universidad o Institución: UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE (UACH), FACULTAD DE MEDICINA, INSTITUTO DE FISIOLOGIA

 

Millennium Nucleus in Regenerative Biology (MINREB) P07-011-F

Año: 2009
Concurso: Ministerio de Economia
Institución: ICM
Investigador Principal: Juan Larraín
Otro Investigador: Maria Paz Marzolo, Juan Larrain, Alejandro Erices, Felipe Court, Francisca Bronfman
Otra Universidad o Institución: Pontificia Universidad Católica de Chile / Facultad De Ciencias Biologicas

 

CONTRIBUCION DE LA ENDOCITOSIS Y EL PROCESAMIENTO PROTEOLITICO A LA SENALIACION NEUROTROFICA: CONVERSACION CRUZADA CON EL SISTEMA REELINA/APOER2

Año: 2008
Concurso: Fondecyt / Fondecyt Regular
Institución: Conicyt
Investigador Principal: Francisca Veronica Bronfman Caceres
Otro Investigador: Alicia Damaris Figueroa Quevedo ; Edgardo Andrés Allende Jaramillo ; Maria Paz Marzolo Canales ; Francisca Veronica Bronfman Caceres
Otra Universidad o Institución: Pontificia Universidad Católica de Chile / Facultad De Ciencias Biologicas / Departamento De Ciencias Fisiologicas

 

FUNCION Y REGULACION DE MEGALINA EN EL EPITELO DE LA VESICULA BILIAR Y SU PARTICIPACION EN LA PATOGENIA DE LA LITIASIS BILIAR DE COLESTEROL

Año: 2008
Concurso: Fondecyt / Incentivo a la Cooperación Internacional
Institución: Conicyt
Investigador Principal: Maria Paz Marzolo Canales
Otro Investigador: Chantal Nora Housset ; Maria Paz Marzolo Canales
Otra Universidad o Institución: Pontificia Universidad Católica de Chile / Facultad De Ciencias Biologicas / Departamento De Biologia Celular Y Molecular ; Universite Pierre Et Marie Curie-Paris

 

FUNCION Y REGULACION DE MEGALINA EN EL EPITELO DE LA VESICULA BILIAR Y SU PARTICIPACION EN LA PATOGENIA DE LA LITIASIS BILIAR DE COLESTEROL

Año: 2007
Concurso: Fondecyt / Fondecyt Regular
Institución: Conicyt
Investigador Principal: Maria Paz Marzolo Canales
Otro Investigador: Maria Paz Marzolo Canales ; Juan Francisco Miquel Poblete ; Fernando Ernesto Pimentel Muller
Otra Universidad o Institución: Pontificia Universidad Católica de Chile / Facultad De Medicina / Departamento De Cirugia Digestiva ; Pontificia Universidad Católica de Chile / Facultad De Medicina / Departamento De Gastroenterologia ; Pontificia Universidad Católica de Chile / Facultad De Ciencias Biologicas / Departamento De Biologia Celular Y Molecular

 

• 1 - OCRL controls trafficking through early endosomes via PtdIns4,5P(2)-dependent regulation of endosomal actin

  Autor(es): Vicinanza M, Di Campli A, Polishchuk E, Santoro M, Di Tullio G, Godi A, Levtchenko E, De Leo MG, Polishchuk R, Sandoval L, Marzolo MP &De Matteis MA.

  Año: 2011. In press

  Embo Journal

• 2 - New insights into the roles of megalin/LRP2 and the regulation of its functional expression

  Autor(es): Marzolo MP and Farfan P
  Año: 2011. 44(1): p. 89-105.

  Biological Research

• 3 - Megalin/LRP2 expression is induced by peroxisome proliferator-activated receptor -alpha and -gamma: implications for PPARs' roles in renal function

  Autor(es): Cabezas F, Lagos J, Cespedes C, Vio CP, Bronfman M & Marzolo MP
  Año: 2011. 6(2): p. e16794.

  PLOS One

• 4 - Lipoprotein receptors and cholesterol in APP trafficking and proteolytic processing, implications for Alzheimer's disease

  Autor(es): Marzolo MP and Bu G
  Año: 2009. 20(2):191-200

  Seminars in Cell and Developmental Biology

• 5 - Polarized traffic of LRP1 involves AP1B and SNX17 operating on Y-dependent sorting motifs in different pathways

  Autor(es): Donoso M, Cancino J, Lee J, van Kerhof P, Retamal C, Bu G, Gonzalez A, Caceres A & Marzolo MP
  Año: 2009

  Molecular Biology of the Cell

• 6 - Protein kinase D regulates trafficking of dendritic membrane proteins in developing neurons

  Autor(es): Bisbal M, Conde C, Donoso M, Bollati F, Sesma J, Quiroga S, Diaz Añel A, Malhotra V, Marzolo MP & Caceres A
  Año: 2008. 28(37):9297-308

  Journal of Neuroscience

• 7 - Adaptor protein sorting nexin 17 regulates amyloid precursor protein trafficking and processing in the early endosomes

  Autor(es): Lee J, Retamal C, Cuitiño L, Carauno-Yzermans A, Shin JE, Van Kerkhof P, Marzolo MP & Bu G
  Año: 2008

  Journal of Biological Chemistry

• 8 - A cytoplasmic PPPSP motif determines megalin's phosphorylation and regulates receptor's recycling and surface expression

  Autor(es): Yuseff MI, Farfan P, Bu G & Marzolo MP 
  Año: 2007. 8 (9) 1215-1230.

  Traffic

• 9 - ApoER2 increases APP processing and Ab production, while decreasing APP endocytosis: Possible role in APP lipid raft partitioning and g-secretase activation

  Autor(es): Fuentealba RA, Barria MI, Lee, J, Cam J, Araya C, Escudero CA, Inestrosa NC, Bronfman FC, Bu G & Marzolo MP
  Año: 2007. 9;2(1):14

  Molecular Neurodegeneration

• 10 - The low density lipoprotein receptor-related protein, LRP, functions as an endocytic receptor for decorin

  Autor(es): Brandan E, Retamal C, Cabello-Verrugio C & Marzolo MP
  Año: 2006. 281: 31562-71.

  Journal of Biological Chemistry

• 11 - Morphogens, new passengers on lipoprotein particles

  Autor(es): Marzolo MP and Bu G 
  Año: 2006. 17: 202-204.

  Current Opinion in Lipidology

• 12 - Apical distribution of HFE-beta2-microglobulin is associated with inhibition of apical iron uptake in intestinal epithelia cells

  Autor(es): Arredondo M, Tapia V, Rojas A, Aguirre P, Reyes F, Marzolo MP & Nuñez MT
  Año: 2006. 4: 379-388.

  Biometals

• 13 - ApoER2 is endocytosed by a clathrin-mediated process involving the adaptor protein Dab2 independent of its rafts' association

  Autor(es): Cuitino L, Matute R, Retamal C, Bu G, Inestrosa NC & Marzolo MP
  Año: 2005

  Traffic

• 14 - Megalin and cubilin expression in gallbladder epithelium and regulation by bile acids

  Autor(es): Erranz B, Miquel JF, Argraves WS, Barth JL, Pimentel F & Marzolo MP
  Año: 2004

  Journal of Lipid Research

• 15 - Signal Transduction during amyloid-beta-peptide neurotoxicity: role in Alzheimer disease

  Autor(es): Fuentealba RA, Farias G, Scheu J, Bronfman M, Marzolo MP & Inestrosa NC 
  Año: 2004. 47 (1-3) :275-89.

  Brain Research Reviews

• 16 - Differential distribution of low-density lipoprotein-receptor-related protein (LRP) and megalin in polarized epithelial cells is determined by their cytoplasmic domains

  Autor(es): Marzolo MP, Yuseff MI, Retamal C, Donoso M, Ezquer F, Farfan P, Li Y & Bu G 
  Año: 2003

  Traffic

• 17 - Identification of a major PKA phosphorylation site within the cytoplasmic tail of LRP: Implication for receptor-mediated endocytosis

  Autor(es): Li Y, van Kerkhof P, Marzolo MP, Strous GJ & Bu G 
  Año: 2001

  Molecular & Cellular Biology

• 18 - High Affinity binding of receptor-associated protein to heparin and LDL receptor-related protein requires both overlapping and distinct sequence motifs

  Autor(es): Farewell-Melman L, Cao ZF, Rennke S, Marzolo MP, Wardell MR & Bu G 
  Año: 2001

  Journal of Biological Chemistry

• 19 - Differential functions of members of the LDL receptor family suggested by their distinct endocytosis rates

  Autor(es): Li Y, Lu W, Marzolo MP & Bu G 
  Año: 2001

  Journal of Biological Chemistry

• 20 - Role of RAP in the biogenesis of lipoprotein receptors

  Autor(es): Bu G and Marzolo MP 
  Año: 2000

  Trends in Cardiovascular Medicine

• 21 - The YXXL motif, but not the two NPXY motifs, serves as the dominant endocytosis signal for LDL receptor-related Protein (LRP)

  Autor(es): Li Y, Marzolo MP, Kerkhof PV, Strous GJ & Bu G 
  Año: 2000

  Journal of Biological Chemistry

• 22 - Expression of a2-macroglobulin receptor/low density lipoprotein receptor related protein (LRP) in rat microglial cells

  Autor(es): Marzolo MP, von Bernhardi R, Bu G & Inestrosa NC 
  Año: 2000

  Journal of Neuroscience Research

• 23 - Mannose receptor is present in a functional state in rat microglial cells

  Autor(es): Marzolo MP, Reyes A, von Bernhardi R & Inestrosa NI 
  Año: 1999

  Journal of Neuroscience Research

• 24 - Cellular and Molecular Basis of estrogen's protection in Alzheimer's disease

  Autor(es): Inestrosa N, Marzolo MP & Bonnefont AB 
  Año: 1998

  Molecular Neurobiology

• 25 - Apical Sorting of hepatitis B surface antigen (HBsAg) is independent on N-Glycosylation and GPI-anchored protein segregation

  Autor(es): Marzolo MP, Bull P & Gonzalez A 
  Año: 1997. 94: 1834-1839.

  PNAS - Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

• 26 - Hepatic production of lipoproteins, catabolism of low density lipoprotein, biliary lipid secretion and bile salt synthesis in rats fed a bean (Phaseolus vulgaris) diet

  Autor(es): Marzolo MP,  Amigo L & Nervi F 
  Año: 1993

  Journal of Lipid Research

• 27 - Influence of different dietary constituents of beans (Phaseolus vulgaris) on serum and biliary lipids in the rat

  Autor(es): Amigo L, Marzolo MP, Aguilera JM, Hohlberg A, Cortes & Nervi F 
  Año: 1992

  Journal of Nutritional Biochemistry

• 28 - Secretion of biliary lipids from the hepatocyte

  Autor(es): Marzolo MP, Rigotti A & Nervi F 
  Año: 1990

  Hepatology

• 29 - Effect of bean intake on biliary lipid secretion and on hepatic cholesterol metabolism in the rat

  Autor(es): Rigotti A, Marzolo MP, Ulloa N, Gonzalez O & Nervi F 
  Año: 1989

  Journal of Lipid Research