La anexina es el nombre común de un grupo de proteínas celulares . Se encuentran principalmente en organismos eucariotas (animales, plantas y hongos).
En los seres humanos, las anexinas se encuentran dentro de la célula . Sin embargo, algunas anexinas (Anexina A1, A2 y A5) pueden secretarse desde el citoplasma hacia entornos celulares externos, como la sangre.
La anexina también se conoce como lipocortina . [1] Las lipocortinas suprimen la fosfolipasa A2 . [2] El aumento de la expresión del gen que codifica la anexina-1 es uno de los mecanismos por los cuales los glucocorticoides (como el cortisol ) inhiben la inflamación .
La familia de proteínas de las anexinas ha seguido creciendo desde que se informó por primera vez sobre su asociación con las membranas intracelulares en 1977. [3] El reconocimiento de que estas proteínas eran miembros de una amplia familia surgió por primera vez a partir de comparaciones de secuencias de proteínas y su reactividad cruzada con anticuerpos. [4] Uno de estos investigadores (Geisow) acuñó el nombre de anexina poco después. [5]
En 2002 se identificaron 160 proteínas anexinas en 65 especies diferentes. [6] Los criterios que debe cumplir una proteína para ser clasificada como anexina son: debe ser capaz de unirse a fosfolípidos con carga negativa de manera dependiente del calcio y debe contener una secuencia repetida de 70 aminoácidos llamada repetición de anexina. Varias proteínas constan de anexina con otros dominios como la gelsolina. [7]
La estructura básica de una anexina se compone de dos dominios principales. El primero se encuentra en la terminal COOH y se denomina región “central”. El segundo se encuentra en la terminal NH2 y se denomina región “cabeza”. [6] La región central consta de un disco helicoidal alfa. El lado convexo de este disco tiene sitios de unión al calcio tipo 2. Son importantes para permitir la interacción con los fosfolípidos en la membrana plasmática . [8] La región N terminal se encuentra en el lado cóncavo de la región central y es importante para proporcionar un sitio de unión para las proteínas citoplasmáticas. En algunas anexinas puede fosforilarse y puede causar cambios de afinidad por el calcio en la región central o alterar la interacción de proteínas citoplasmáticas.
Las anexinas son importantes en varios procesos celulares y fisiológicos, como proporcionar un andamiaje de membrana, que es relevante para los cambios en la forma de la célula. Además, se ha demostrado que las anexinas están involucradas en el tráfico y la organización de vesículas , la exocitosis , la endocitosis y también la formación de canales de iones de calcio . [9] También se han encontrado anexinas fuera de la célula en el espacio extracelular y se han relacionado con la fibrinólisis , la coagulación , la inflamación y la apoptosis . [10]
El primer estudio que identificó las anexinas fue publicado por Creutz et al. (1978). [11] Estos autores utilizaron glándulas suprarrenales bovinas e identificaron una proteína dependiente del calcio que era responsable de la agregación de los gránulos entre sí y con la membrana plasmática. A esta proteína se le dio el nombre de sinexina, que proviene de la palabra griega “synexis” que significa “encuentro”.
Se han identificado varias subfamilias de anexinas en función de sus diferencias estructurales y funcionales. Sin embargo, todas ellas comparten un tema organizativo común que implica dos regiones distintas, un núcleo de anexina y un extremo amino (N). [9] El núcleo de anexina está muy conservado en toda la familia de anexinas y el extremo N varía considerablemente. [6] La variabilidad del extremo N es una construcción física de la variación entre subfamilias de anexinas.
El núcleo de anexina de 310 aminoácidos tiene cuatro repeticiones de anexina, cada una compuesta de 5 hélices alfa. [9] La excepción es la anexina A-VI que tiene dos dominios de núcleo de anexina conectados por un enlazador flexible. [9] A-VI se produjo a través de la duplicación y fusión de los genes para AV y AX y por lo tanto no se discutirá en profundidad. Las cuatro repeticiones de anexina producen una proteína curvada y permiten diferencias funcionales basadas en la estructura de la curva. [6] El lado cóncavo del núcleo de anexina interactúa con el extremo N y los segundos mensajeros citosólicos , mientras que el lado convexo de la anexina contiene sitios de unión de calcio. [12] Cada núcleo de anexina contiene un tipo II, también conocido como sitio de unión de calcio de tipo anexina; estos sitios de unión son la ubicación típica de las interacciones de membrana iónica. [6] Sin embargo, son posibles otros métodos de conexiones de membrana. Por ejemplo, AV expone un residuo de triptófano , al unirse al calcio, que puede interactuar con las cadenas de hidrocarburos de la bicapa lipídica . [12]
La diversa estructura del extremo N confiere especificidad a la señalización intracelular de la anexina. En todas las anexinas, se cree que el extremo N se encuentra dentro del lado cóncavo del núcleo de la anexina y se pliega por separado del resto de la proteína. [6] La estructura de esta región se puede dividir en dos categorías amplias, extremos N cortos y largos. Un extremo N corto, como se ve en A-III, puede constar de 16 aminoácidos o menos y viaja a lo largo del núcleo cóncavo de la proteína interactuando a través de enlaces de hidrógeno . [9] Se cree que los extremos N cortos estabilizan el complejo de anexina para aumentar la unión del calcio y pueden ser los sitios para modificaciones postraduccionales. [9] Los extremos N largos pueden contener hasta 40 residuos y tienen un papel más complejo en la señalización de la anexina. [6] Por ejemplo, en AI, el extremo N se pliega en una hélice alfa anfipática y se inserta en el núcleo de la proteína, desplazando la hélice D de la repetición III de la anexina. [6] Sin embargo, cuando el calcio se une, el extremo N-terminal es empujado desde el núcleo de la anexina por cambios conformacionales dentro de la proteína. [9] Por lo tanto, el extremo N-terminal puede interactuar con otras proteínas, en particular la familia de proteínas S-100 , e incluye sitios de fosforilación que permiten una mayor señalización. [9] A-II también puede usar su extremo N-terminal largo para formar un heterotrímero entre una proteína S100 y dos anexinas periféricas. [9] La diversidad estructural de las anexinas es la base del rango funcional de estos mensajeros intracelulares complejos.
Las anexinas se caracterizan por su capacidad dependiente del calcio para unirse a fosfolípidos cargados negativamente (es decir, paredes de membrana). [13] Se encuentran en algunas pero no en todas las superficies membranosas dentro de una célula, lo que sería evidencia de una distribución heterogénea de Ca 2+ dentro de la célula. [9]
Se han encontrado especies de anexina (II, V, XI) dentro de las membranas. [9] Se ha demostrado que la actividad de la tirosina quinasa aumenta las concentraciones de anexinas II, V dentro del núcleo. [9] La anexina XI se encuentra predominantemente dentro del núcleo y está ausente de los nucléolos. [14] Durante la profase, la anexina XI se translocará a la envoltura nuclear. [14]
Las anexinas son abundantes en las vesículas de la matriz ósea y se especula que desempeñan un papel en la entrada de Ca 2+ en las vesículas durante la formación de hidroxiapatita . [15] El tema no se ha estudiado en profundidad, sin embargo, se ha especulado que las anexinas pueden estar involucradas en el cierre del cuello de la vesícula de la matriz a medida que se endocita. [9]
Se ha observado que las anexinas desempeñan un papel a lo largo de la vía exocitótica , específicamente en las etapas posteriores, cerca o en la membrana plasmática. [13] Se ha encontrado evidencia de que las anexinas o proteínas similares a las anexinas están involucradas en la exocitosis en organismos inferiores, como el Paramecium . [13] A través del reconocimiento de anticuerpos, existe evidencia de que las proteínas similares a las anexinas están involucradas en el posicionamiento y la unión de los orgánulos secretores en el organismo Paramecium . [13]
La anexina VII fue la primera anexina que se descubrió durante la búsqueda de proteínas que promueven el contacto y la fusión de los gránulos cromafines . [9] Sin embargo, estudios in vitro han demostrado que la anexina VII no promueve la fusión de membranas, solo la unión estrecha entre sí. [11]
Se ha descubierto que las anexinas están implicadas en el transporte y también en la clasificación de eventos endocíticos. La anexina uno es un sustrato de la tirosina quinasa del factor de crecimiento epidérmico (EGF ) , que se fosforila en su extremo N cuando se internaliza el receptor. [13] Se han encontrado secuencias de orientación únicas hacia los endosomas en el extremo N de las anexinas I y II, que serían útiles en la clasificación de vesículas endocíticas. [9] Las anexinas están presentes en varios procesos endocíticos diferentes. Se cree que la anexina VI está implicada en eventos de gemación recubiertos de clatrina , mientras que la anexina II participa tanto en la internalización de ésteres de colesterilo como en la biogénesis de endosomas multivesiculares. [9]
Las anexinas pueden funcionar como proteínas de andamiaje para anclar otras proteínas a la membrana celular. Las anexinas se ensamblan como trímeros, [8] donde esta formación de trímeros se ve facilitada por la entrada de calcio y la unión eficiente a la membrana. Este ensamblaje de trímeros a menudo se estabiliza por otros núcleos de anexinas unidos a la membrana en las proximidades. Finalmente, suficientes trímeros de anexinas se ensamblarán y se unirán a la membrana celular. Esto inducirá la formación de redes de anexinas unidas a la membrana. Estas redes pueden inducir la indentación y la gemación de vesículas durante un evento de exocitosis. [16]
Si bien diferentes tipos de anexinas pueden funcionar como estructuras de membrana, la anexina AV es la estructura de membrana más abundante. La anexina AV puede formar redes bidimensionales cuando se une a la unidad de fosfatidilserina de la membrana. [17] La anexina AV es eficaz para estabilizar los cambios en la forma celular durante la endocitosis y la exocitosis, así como otros procesos de la membrana celular. Alternativamente, las anexinas AI y A-II se unen a las unidades de fosfatidilserina y fosfatidilcolina en la membrana celular, y a menudo se encuentran formando grupos monocapa que carecen de una forma definida. [18]
Además, se ha demostrado que las anexinas AI y A-II se unen a PIP2 (fosfatidilinositol-4,5-bisfosfato) en la membrana celular y facilitan el ensamblaje de actina cerca de la membrana. [9] Más recientemente, las funciones de andamiaje de las anexinas se han vinculado a aplicaciones médicas. Estas implicaciones médicas se han descubierto con estudios in vivo en los que se rastrea el camino de un óvulo fertilizado hasta el útero. Después de la fertilización, el óvulo debe ingresar a un canal cuya abertura es hasta cinco veces más pequeña que el diámetro del óvulo. Una vez que el óvulo fertilizado ha pasado por la abertura, se cree que las anexinas promueven el plegamiento de la membrana en forma de acordeón para devolver la membrana estirada a su forma original. Aunque esto se descubrió en la anexina del nematodo NEX-1, se cree que un mecanismo similar tiene lugar en los humanos y otros mamíferos. [19]
Se ha demostrado que varias anexinas tienen funciones activas en la organización de la membrana. La anexina A-II se ha estudiado ampliamente en este aspecto de la función de las anexinas y se ha observado que está muy involucrada en la organización de los lípidos en la bicapa cerca de los sitios de ensamblaje del citoesqueleto de actina . La anexina A-II puede unirse a PIP2 en la membrana celular in vivo con una afinidad de unión relativamente alta. [20]
Además, la anexina A-II puede unirse a otros lípidos de membrana como el colesterol , donde esta unión es posible gracias a la entrada de iones de calcio. [21] La unión de la anexina A-II a los lípidos en la bicapa orquesta la organización de las balsas lipídicas en la bicapa en los sitios de ensamblaje de actina . De hecho, la anexina A-II es en sí misma una proteína de unión a la actina y, por lo tanto, puede formar una región de interacción con la actina por medio de sus propiedades de actina filamentosa. A su vez, esto permite más interacciones célula-célula entre monocapas de células como las células epiteliales y endoteliales . [22] Además de la anexina A-II, también se ha demostrado que la anexina A-XI organiza las propiedades de la membrana celular. Se cree que la anexina A-XI está muy involucrada en la última etapa de la mitosis : la citocinesis . Es en esta etapa que las células hija se separan entre sí porque la anexina A-XI inserta una nueva membrana que se cree que es necesaria para la abscisión. Se cree que sin la anexina A-XI, las células hijas no se separarían completamente y podrían sufrir apoptosis . [23]
La anexina AI parece ser una de las anexinas más implicadas en las respuestas antiinflamatorias . Tras una infección o daño tisular, se cree que la anexina AI reduce la inflamación de los tejidos al interactuar con los receptores de anexina AI en los leucocitos . A su vez, la activación de estos receptores funciona para enviar los leucocitos al sitio de la infección y apuntar directamente a la fuente de inflamación. [24] Como resultado, esto inhibe la extravasación de leucocitos (específicamente neutrófilos ) y regula a la baja la magnitud de la respuesta inflamatoria. Sin la anexina AI en la mediación de esta respuesta, la extravasación de neutrófilos es muy activa y empeora la respuesta inflamatoria en los tejidos dañados o infectados. [25]
La anexina AI también ha sido implicada en mecanismos apoptóticos en la célula. Cuando se expresa en la superficie de los neutrófilos, la anexina AI promueve mecanismos proapoptóticos. Alternativamente, cuando se expresa en la superficie celular, la anexina AI promueve la eliminación de células que han sufrido apoptosis. [26] [27]
Además, la anexina AI tiene otras implicaciones médicas en el tratamiento del cáncer . La anexina AI se puede utilizar como proteína de la superficie celular para marcar algunas formas de tumores que pueden ser objeto de diversas inmunoterapias con anticuerpos contra la anexina AI. [28]
La anexina AV es el principal actor en lo que respecta a los mecanismos de coagulación . Al igual que otros tipos de anexina, la anexina AV también se puede expresar en la superficie celular y puede funcionar para formar cristales bidimensionales para proteger los lípidos de la membrana celular de la participación en los mecanismos de coagulación. [9] En términos médicos, los fosfolípidos a menudo pueden reclutarse en respuestas autoinmunes, observadas más comúnmente en casos de pérdida fetal durante el embarazo. En tales casos, los anticuerpos contra la anexina AV destruyen su estructura cristalina bidimensional y descubren los fosfolípidos en la membrana, dejándolos disponibles para contribuir a varios mecanismos de coagulación. [29]
Aunque varias anexinas pueden estar implicadas en los mecanismos de la fibrinólisis , la anexina A-II es la más destacada en la mediación de estas respuestas. Se cree que la expresión de la anexina A-II en la superficie celular sirve como receptor del plasminógeno , que funciona para producir plasmina . La plasmina inicia la fibrinólisis al degradar la fibrina . La destrucción de la fibrina es una medida preventiva natural porque evita la formación de coágulos sanguíneos por las redes de fibrina. [30]
La anexina A-II tiene implicaciones médicas porque puede utilizarse en tratamientos para diversas enfermedades cardiovasculares que prosperan gracias a la coagulación sanguínea a través de redes de fibrina.
ANXA1 ; ANXA10; ANXA11 ; ANXA13 ; ANXA2 ; ANXA3 ; ANXA4 ; ANXA5 ; ANXA6 ; ANXA7 ; ANXA8; ANXA8L1; ANXA8L2 ; ANXA9 ;