Las citoqueratinas son proteínas queratínicas que se encuentran en el citoesqueleto intracitoplasmático del tejido epitelial . Son un componente importante de los filamentos intermedios , que ayudan a las células a resistir el estrés mecánico. [1] La expresión de estas citoqueratinas dentro de las células epiteliales es en gran medida específica de órganos o tejidos particulares. Por tanto, se utilizan clínicamente para identificar la célula de origen de diversos tumores humanos.
El término citoqueratina comenzó a utilizarse a finales de la década de 1970, cuando se identificaron y caracterizaron por primera vez las subunidades proteicas de los filamentos intermedios de queratina dentro de las células . [2] En 2006 se creó una nueva nomenclatura sistemática para las queratinas de mamíferos, y las proteínas anteriormente llamadas citoqueratinas se denominan simplemente queratinas (categoría epitelial humana). Por ejemplo, la citoqueratina-4 (CK-4) pasó a llamarse queratina-4 (K4). [3] Sin embargo, todavía se las conoce comúnmente como citoqueratinas en la práctica clínica.
Hay dos categorías de citoqueratinas: las citoqueratinas ácidas de tipo I y las citoqueratinas básicas o neutras de tipo II . Dentro de cada categoría, las citoqueratinas están numeradas en orden de tamaño decreciente, desde alto peso molecular (HMWCK) hasta bajo peso molecular (LMWCK). Las citoqueratinas suelen encontrarse en pares heterodiméricos de subunidades ácidas y básicas de tamaño similar. [4]
La expresión de estas citoqueratinas es en gran medida específica de un órgano o tejido. Los subconjuntos de citoqueratinas que expresa una célula epitelial dependen principalmente del tipo de epitelio, el momento en el curso de la diferenciación terminal y la etapa de desarrollo. Por tanto, un perfil de expresión de citoqueratina específico permite la identificación de células epiteliales. Además, esto también se aplica a las contrapartes malignas de los epitelios ( carcinomas ), ya que generalmente se conserva el perfil de citoqueratina. Así, el estudio de la expresión de citoqueratinas mediante técnicas de inmunohistoquímica es una herramienta de inmenso valor ampliamente utilizada para el diagnóstico y caracterización de tumores en patología quirúrgica . [5]
Las citoqueratinas están codificadas por una familia que abarca 30 genes. De ellos, 20 son genes epiteliales y los 10 restantes son específicos de tricocitos.
Todas las cadenas de citoqueratinas están compuestas por un dominio central rico en hélice α (con una identidad de secuencia del 50 al 90 % entre citoqueratinas del mismo tipo y alrededor del 30 % entre citoqueratinas de diferente tipo) con núcleos N y C no helicoidales. dominios terminales. El dominio α-helicoidal tiene entre 310 y 150 aminoácidos y comprende cuatro segmentos en los que se repite un patrón de siete residuos. En este patrón repetido, el primer y cuarto residuo son hidrófobos y los residuos cargados muestran polaridad positiva y negativa alterna, lo que da como resultado que los residuos polares se ubiquen en un lado de la hélice. Este dominio central de la cadena proporciona la alineación molecular en la estructura de la queratina y hace que las cadenas formen dímeros enrollados en solución.
Las secuencias de dominio terminal de las cadenas de citoqueratina tipo I y II contienen en ambos lados del dominio de bastón los subdominios V1 y V2, que tienen tamaño y secuencia variables. El tipo II también presenta los subdominios conservados H1 y H2, abarcando 36 y 20 residuos respectivamente. Los subdominios V1 y V2 contienen residuos enriquecidos por glicinas y/o serinas, proporcionando las primeras a la cadena de citoqueratina un fuerte carácter insoluble y facilitando la interacción con otras moléculas. Estos dominios terminales también son importantes para definir la función de la cadena de citoqueratina característica de un tipo de célula epitelial particular.
Dos dímeros de citoqueratina se agrupan en un tetrámero de queratina mediante unión antiparalela. Este tetrámero de citoqueratina se considera el componente principal de la cadena de citoqueratina. Mediante la unión de cabeza a cola de los tetrámeros de citoqueratina se originan los protofilamentos, que a su vez se entrelazan en pares para formar protofibrillas. Cuatro protofibrillas dan lugar a un filamento de citoqueratina.
En el citoplasma , los filamentos de queratina se asocian lateralmente entre sí para crear haces de ~50 nm de radio. El radio de estos haces está determinado por la interacción entre la repulsión electrostática de largo alcance y la atracción hidrofóbica de corto alcance. [7] Estos haces de queratina abarcan una red compleja que se extiende desde la superficie del núcleo hasta la membrana celular. Numerosas proteínas accesorias participan en la génesis y mantenimiento de dicha estructura.
Esta asociación entre la membrana plasmática y la superficie nuclear proporciona implicaciones importantes para la organización del citoplasma y los mecanismos de comunicación celular. Aparte de las funciones relativamente estáticas proporcionadas en términos de soporte del núcleo y proporcionar resistencia a la tracción a la célula, las redes de citoqueratina experimentan una despolimerización mediada por rápidos intercambios de fosfato, con implicaciones importantes en los procesos celulares más dinámicos, como la mitosis y el período posmitótico, movimiento y diferenciación .
Las citoqueratinas interactúan con los desmosomas y los hemidesmosomas, colaborando así en la adhesión célula-célula y en la conexión entre las células basales y el tejido conectivo subyacente.
Se ha demostrado que los filamentos intermedios del citoesqueleto eucariota, del que las citoqueratinas son uno de sus tres componentes, se asocian también con la red proteica del complejo de anquirina y espectrina que subyace a la membrana celular. [ cita necesaria ]