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Elastina

Fibras elásticas gruesas que consisten en haces de elastina en el pulmón humano

La elastina es una proteína codificada por el gen ELN en los seres humanos. La elastina es un componente clave en la matriz extracelular de los gnatóstomos (vertebrados con mandíbula). [5] Es muy elástica y está presente en el tejido conectivo del cuerpo para recuperar su forma después de estirarse o contraerse. [6] La elastina ayuda a que la piel vuelva a su posición original después de pincharla o pellizcarla. La elastina también se encuentra en importantes tejidos de soporte de carga de los vertebrados y se utiliza en lugares donde se requiere el almacenamiento de energía mecánica. [7]

Función

El gen ELN codifica una proteína que es uno de los dos componentes de las fibras elásticas . La proteína codificada es rica en aminoácidos hidrofóbicos como la glicina y la prolina , que forman regiones hidrofóbicas móviles unidas por enlaces cruzados entre residuos de lisina . Se han encontrado múltiples variantes de transcripción que codifican diferentes isoformas para este gen. [8] El precursor soluble de la elastina es la tropoelastina. [9] La caracterización del desorden es consistente con un mecanismo impulsado por la entropía de retroceso elástico. Se concluye que el desorden conformacional es una característica constitutiva de la estructura y función de la elastina. [10]

Importancia clínica

Las deleciones y mutaciones en este gen están asociadas con la estenosis aórtica supravalvular (SVAS) y la cutis laxa autosómica dominante . [8] Otros defectos asociados en la elastina incluyen el síndrome de Marfan , el enfisema causado por deficiencia de α 1 -antitripsina , la aterosclerosis , el síndrome de Buschke-Ollendorff , el síndrome de Menkes , el pseudoxantoma elástico y el síndrome de Williams . [11]

Elastosis

La elastosis es la acumulación de elastina en los tejidos y es una forma de enfermedad degenerativa . Existen múltiples causas, pero la más común es la elastosis actínica de la piel, también conocida como elastosis solar , que es causada por la exposición prolongada y excesiva al sol, un proceso conocido como fotoenvejecimiento . Las causas poco comunes de elastosis cutánea incluyen la elastosis perforante serpiginosa , la elastosis calcificada perforante y la elastosis focal lineal . [12]

Composición

Elastina estirada aislada de la aorta bovina

En el cuerpo, la elastina suele estar asociada a otras proteínas en los tejidos conectivos. La fibra elástica del cuerpo es una mezcla de elastina amorfa y fibrilina fibrosa . Ambos componentes están compuestos principalmente de aminoácidos más pequeños como la glicina , la valina , la alanina y la prolina . [11] [14] La elastina total varía entre el 58 y el 75 % del peso de la arteria seca desgrasada en las arterias caninas normales. [15] La comparación entre los tejidos frescos y digeridos muestra que, con una tensión del 35 %, un mínimo del 48 % de la carga arterial es transportada por la elastina, y un mínimo del 43 % del cambio en la rigidez del tejido arterial se debe al cambio en la rigidez de la elastina. [16]

Distribución de tejidos

La elastina cumple una función importante en las arterias como medio de propagación de ondas de presión para ayudar al flujo sanguíneo y es particularmente abundante en los vasos sanguíneos elásticos grandes como la aorta . La elastina también es muy importante en los pulmones , los ligamentos elásticos , el cartílago elástico , la piel y la vejiga . Está presente en los vertebrados con mandíbulas . [17]

Características

La elastina es una proteína de vida muy larga, con una vida media de más de 78 años en los seres humanos. [18]

Investigación clínica

Se ha estudiado la viabilidad de utilizar tropoelastina humana recombinante para permitir la producción de fibras de elastina para mejorar la flexibilidad de la piel en heridas y cicatrices. [19] [20] Después de inyecciones subcutáneas de tropoelastina humana recombinante en heridas recientes, se encontró que no hubo mejora en la cicatrización o la flexibilidad de la cicatrización final. [19] [20]

Biosíntesis

Precursores de la tropoelastina

La elastina se obtiene uniendo muchas moléculas pequeñas de tropoelastina precursora soluble (50-70 kDa ) para formar el complejo final, masivo, insoluble y duradero. Las moléculas de tropoelastina no unidas normalmente no están disponibles en la célula, ya que se entrecruzan en fibras de elastina inmediatamente después de su síntesis por la célula y se exportan a la matriz extracelular . [21]

Cada tropoelastina consta de una cadena de 36 dominios pequeños , cada uno de los cuales pesa alrededor de 2 kDa en una conformación de bobina aleatoria . La proteína consta de dominios hidrófobos e hidrófilos alternados , que están codificados por exones separados , de modo que la estructura del dominio de la tropoelastina refleja la organización del exón del gen. Los dominios hidrófilos contienen motivos Lys-Ala (KA) y Lys-Pro (KP) que están involucrados en la reticulación durante la formación de la elastina madura. En los dominios KA, los residuos de lisina se presentan como pares o tripletes separados por dos o tres residuos de alanina (por ejemplo, AAAKAAKAA), mientras que en los dominios KP los residuos de lisina están separados principalmente por residuos de prolina (por ejemplo, KPLKP).

Agregación

La tropoelastina se agrega a temperatura fisiológica debido a interacciones entre dominios hidrofóbicos en un proceso llamado coacervación . Este proceso es reversible y está controlado termodinámicamente y no requiere la escisión de la proteína . El coacervado se vuelve insoluble mediante reticulación irreversible .

Reticulación

Para formar fibras de elastina maduras, las moléculas de tropoelastina se reticulan a través de sus residuos de lisina con moléculas de reticulación de desmosina e isodesmosina . La enzima que realiza la reticulación es la lisil oxidasa , mediante una reacción de síntesis de piridina de Chichibabin in vivo . [22]

Biología molecular

Estructura del dominio de la tropoelastina humana

En los mamíferos, el genoma sólo contiene un gen para la tropoelastina, llamado ELN . El gen ELN humano es un segmento de 45 kb en el cromosoma 7 , y tiene 34 exones interrumpidos por casi 700 intrones, siendo el primer exón un péptido señal que asigna su localización extracelular. La gran cantidad de intrones sugiere que la recombinación genética puede contribuir a la inestabilidad del gen, lo que conduce a enfermedades como el SVAS . La expresión del ARNm de la tropoelastina está altamente regulada bajo al menos ocho sitios de inicio de la transcripción diferentes .

Las variantes de elastina específicas de cada tejido se producen mediante el empalme alternativo del gen de la tropoelastina. Existen al menos 11 isoformas conocidas de la tropoelastina humana. Estas isoformas están sujetas a regulación del desarrollo, sin embargo, existen diferencias mínimas entre los tejidos en la misma etapa de desarrollo. [11]

Véase también

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000049540 – Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000029675 – Ensembl , mayo de 2017
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  4. ^ "Referencia de PubMed sobre ratón". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
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Lectura adicional

Enlaces externos

Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que se encuentra en el dominio público .