Integrinsstructuur, functies en evolutionair perspectief



De integrinas het zijn transmembraaneiwitten die verantwoordelijk zijn voor het mediëren van adhesie tussen cellen. Deze eiwitten hebben een gedeelte dat zich uitstrekt naar de omgeving buiten de cel en kan binden aan andere eiwitten in de extracellulaire matrix. Anderen kunnen binden aan andere aangrenzende cellen, aan bacteriële polysacchariden of aan bepaalde virale eiwitten.

Al deze interacties waaraan de integrinen deelnemen, genereren stabiliteit in termen van de verschillende cellulaire juncties, de vorming van de extracellulaire matrix, de vorming van aggregaten van bloedplaatjes, de vestiging van cellulaire juncties in het immuunsysteem, naast andere gebeurtenissen van biologische relevantie.

Integrins zijn gevonden in verschillende organismen, zoals zoogdieren, vogels, vissen en enkele eenvoudige eukaryoten zoals sponzen, nematoden en de fruitvlieg..

index

  • 1 structuur
    • 1.1 Structurele algemeenheden van integrinen
    • 1.2 Kenmerken van de subeenheden
    • 1.3 Covalente unie tussen de subeenheden
  • 2 functies
  • 3 Evolutionair perspectief
  • 4 Referenties

structuur

Structurele algemeenheden van integrinen

Integrinen zijn glycoproteïnen. Eiwitten zijn macromoleculen die worden gevormd door lange ketens van aminozuren die een grote verscheidenheid aan functies in organismen hebben. De term "glyco" verwijst naar de aanwezigheid van koolhydraten (ook wel koolhydraten genoemd) in de keten van aminozuren.

Dit glycoproteïne is transmembrane, dat wil zeggen het kruist het plasmamembraan van de cel. In het integrine kunnen drie domeinen worden onderscheiden: een extracellulair domein dat de vereniging met andere structuren mogelijk maakt, een domein dat de celmembraan passeert, en de laatste die zich in de cel bevindt en verbinding maakt met het cytoskelet.

Extracellulair gedeelte

Een van de belangrijkste kenmerken van integrins is dat het gedeelte dat buiten de cel wordt gegeven, een bolvormige vorm heeft. Deze hebben een reeks sites die de herkenning van moleculen in de matrix mogelijk maken. Deze sequenties zijn samengesteld uit de aminozuren arginine, glycine en aspartaat.

Dit deel dat deelneemt aan de unie heeft een lengte van ongeveer 60 aminozuurresiduen

Transmembrane gedeelte

De sequentie van het eiwit dat door het celmembraan gaat wordt gekenmerkt door een structuur van het alfa-helix-type. Vervolgens worden twee ketens ondergedompeld in het cytoplasma van de cel.

Cytoplasmatisch gedeelte

Al in het cytoplasma van de cel kun je je aansluiten bij andere structuren, of het nu verschillende eiwitten zijn of het cytoskelet, zoals talin, actine, onder andere.

De "staart" die in het cytoplasma zit, heeft een gemiddelde lengte van 75 aminozuurresiduen (hoewel er uitzonderingen zijn met meer dan 1000 in dit gebied).

Dit mechanisme zorgt ervoor dat de integrinen kunnen fungeren als een brug voor de uitwisseling van informatie die tamelijk dynamisch is: eiwitten binden de moleculen van de extracellulaire matrix aan de moleculen die zich binnenin bevinden, genereren een reeks signalen en verzenden informatie.

Kenmerken van de subeenheden

Elk integrine wordt gevormd door de niet-covalente associatie van twee transmembraan glycoproteïnen: de a- en β-subeenheid. Omdat deze subeenheden niet gelijk zijn, wordt van het integrine gezegd dat het een heterodimer is (rechtdoor door verschillende en dimeer door de vereniging van de twee subeenheden). De α-keten heeft een lengte van ongeveer 800 aminozuren en 100 aminozuren met β.

De a-subeenheid heeft twee ketens verbonden door disulfidebindingen en heeft een bolvormige kop met bindingsplaatsen van tweewaardige kationen. De β-subeenheid is aan de andere kant rijk aan residuen van het aminozuur cysteïne en het intracellulaire gedeelte kan interacties met een reeks van verbindende eiwitten tot stand brengen.

Covalente unie tussen de subeenheden

Er zijn 18 α-ketens en 8 β-ketens. De verschillende combinaties tussen beide subeenheden bepalen de integrins die bestaan, met een minimum van 24 verschillende dimeren.

De combinaties kunnen op de volgende manier worden gegeven: een α met een β of een α met meerdere β-ketens. De β-strengen zijn verantwoordelijk voor het bepalen van hoe specifiek de binding zal zijn en zijn het deel van het integrine dat verantwoordelijk is voor het mediëren van de interactie met het doelmolecuul.

Op deze manier bepalen specifieke combinaties van subeenheden aan welk molecuul gekoppeld zal worden. Het integrine gevormd met een a3-subeenheid en pi zijn bijvoorbeeld specifiek voor de interactie met fibronectine.

Dit integrine staat bekend als α3β1 (Om ze te noemen, vermeld eenvoudig het subunitnummer als een subscript). Evenzo is integrine α2β1 bindt zich aan collageen.

functies

De integrinen zijn cruciale eiwitten in het toestaan ​​van de interactie tussen de cel en de omgeving, omdat zij de receptoren van unie met verschillende componenten van de extracellulaire matrix bezitten. In het bijzonder vindt de binding plaats tussen de matrix en het cytoskelet.

Dankzij deze eigenschappen zijn integrinen verantwoordelijk voor de regulatie van celvorm, oriëntatie en beweging.

Bovendien zijn integrinen in staat verschillende intracellulaire routes te activeren. Het cytoplasmatische deel van het integrine kan een signaalketen activeren.

Deze interactie leidt tot een globale cellulaire respons, zoals bij conventionele signalering receptoren. Deze route leidt tot veranderingen in de expressie van genen.

Evolutionair perspectief

Een efficiënte adhesie tussen cellen om weefsels te vormen was zonder enige twijfel een cruciaal kenmerk dat aanwezig had moeten zijn in de evolutionaire evolutie van multicellulaire organismen..

De opkomst van de integrinefamilie is terug te voeren op het uiterlijk van metazoans ongeveer 600 miljoen jaar geleden.

Een groep dieren met voorouderlijke histologische kenmerken zijn de porifera, gewoonlijk zeesponzen genoemd. Bij deze dieren vindt celhechting plaats door een extracellulaire matrix van proteoglycan. De receptoren die aan deze matrix binden hebben een typisch integrine-bindend motief.

In feite hebben we in deze diergroep de genen geïdentificeerd die verband houden met specifieke subeenheden van sommige integrinen.

In de loop van de evolutie heeft de voorouder van de metazoa een integrine en een bindend domein verworven dat in de loop van de tijd is bewaard in deze immense diergroep.

Structureel gezien is de maximale complexiteit van integrinen te zien in de groep gewervelde dieren. Er zijn verschillende integrins die niet aanwezig zijn in ongewervelden, met nieuwe domeinen. Inderdaad, meer dan 24 verschillende functionele integrinen zijn geïdentificeerd in mensen - terwijl in de fruitvlieg Drosophila melanogaster er zijn er maar 5.

referenties

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Essentiële celbiologie. Garland Science.
  2. Campbell, I.D., & Humphries, M.J. (2011). Integrin structuur, activering en interacties. Cold Spring Harbor perspectieven in de biologie, 3(3), a004994.
  3. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2007). De cel: een moleculaire benadering. Washington, DC, Sunderland, MA.
  4. Kierszenbaum, A.L. (2012). Histologie en celbiologie. Elsevier Brazilië.
  5. Koolman, J., & Röhm, K.H. (2005). Biochemie: tekst en atlas. Ed. Panamericana Medical.
  6. Quintero, M., Monfort, J., & Mitrovic, D.R. (2010). Osteoarthrosis / artrose: biologie, fysiopathologie, kliniek en behandeling / biologie, pathofysiologie, klinisch en behandeling. Ed. Panamericana Medical.
  7. Takada, Y., Ye, X., & Simon, S. (2007). De integrins. Genoombiologie, 8(5), 215.