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Vinculina

La vinculina es una proteína globular de aproximadamente 115 x 85 x 65 angstroms de dimensión lineal.

En las células de mamíferos, la vinculina es una proteína citoesquelética de membrana presente en las placas de adhesión focal que participa en la unión de las moléculas de adhesión de integrina al citoesqueleto de actina . La vinculina es una proteína citoesquelética asociada con las uniones célula-célula y célula-matriz, donde se cree que funciona como una de varias proteínas interactuantes involucradas en el anclaje de la F-actina a la membrana.

Descubierto independientemente por Benny Geiger [5] y Keith Burridge [6], su secuencia es 20%–30% similar a la α- catenina , que cumple una función similar.

Al unirse alternativamente a la talina o a la α-actinina, la forma de la vinculina y, en consecuencia, sus propiedades de unión se modifican. El gen de la vinculina se presenta como una sola copia y no parece haber ningún pariente cercano que asuma funciones en su ausencia. Su variante de empalme metavinculina (ver más abajo) también necesita vinculina para heterodimerizarse y trabajar de manera dependiente.

Estructura

La vinculina es una proteína citoesquelética de 117 kDa con 1066 aminoácidos . La proteína contiene un dominio N-terminal ácido y un dominio C-terminal básico separados por un segmento medio rico en prolina . La vinculina consta de un dominio de cabeza globular que contiene sitios de unión para talina y α-actinina , así como un sitio de fosforilación de tirosina, mientras que la región de la cola contiene sitios de unión para F-actina , paxilina y lípidos . [7]

Básicamente, hay una cabeza N-terminal de 835 aminoácidos, que se divide en cuatro dominios y está unida a la cola C-terminal mediante una región de enlace.

El reciente descubrimiento de la estructura 3D [ cita requerida ] arroja luz sobre cómo esta proteína adapta su forma para realizar una variedad de funciones. Por ejemplo, la vinculina es capaz de controlar la motilidad de la célula simplemente alterando su forma de activa a inactiva. Cuando está en su estado "inactivo", la conformación de la vinculina se caracteriza por la interacción entre sus dominios de cabeza y cola. Y, cuando se transforma a la forma "activa", como cuando la talina desencadena la unión, la interacción intramolecular entre la cola y la cabeza se corta. En otras palabras, cuando los sitios de unión de la talina (VBS) de las hélices α se unen a una estructura de haz helicoidal en el dominio de la cabeza de la vinculina, se inicia la "conversión del haz helicoidal", que conduce a la reorganización de las hélices α (α1-α-4), lo que da como resultado una estructura de haz de cinco hélices completamente nueva. Esta función también se extiende a las células cancerosas, regulando su movimiento y la proliferación del cáncer a otras partes del cuerpo.

Mecanismo y función

La propagación y el movimiento celular ocurren a través del proceso de unión de los receptores de integrina de la superficie celular a las moléculas de adhesión de la matriz extracelular . La vinculina está asociada con la adhesión focal y las uniones adherentes , lo que resulta en una dinámica proteica significativa [ cita requerida ] . Estos son complejos que nuclean filamentos de actina y reticuladores entre el medio externo, la membrana plasmática y el citoesqueleto de actina . [8] El complejo en las adhesiones focales consta de varias proteínas como vinculina, α-actinina, paxilina y talina, en la cara intracelular de la membrana plasmática.

En términos más específicos, el extremo amino de la vinculina se une a la talina, que, a su vez, se une a las β-integrinas, y el extremo carboxiterminal se une a la actina, los fosfolípidos y los homodímeros formadores de paxilina. La unión de la vinculina a la talina y la actina está regulada por polifosfoinosítidos e inhibida por fosfolípidos ácidos. El complejo sirve entonces para anclar los filamentos de actina a la membrana y, por lo tanto, ayuda a reforzar la fuerza sobre la talina dentro de las adherencias focales. [9]

La pérdida de vinculina afecta a una variedad de funciones celulares; altera la formación del complejo y previene la adhesión y propagación celular. La ausencia de la proteína demuestra una disminución en la propagación de las células, acompañada de una menor formación de fibras de estrés, formación de menos adherencias focales e inhibición de la extensión de lamelipodios . [7] Se descubrió que las células que son deficientes en vinculina tienen conos de crecimiento que avanzan más lentamente, así como filopodios y lamelipodios que eran menos estables que el tipo salvaje. Con base en la investigación [ cita requerida ] , se ha postulado que la falta de vinculina puede disminuir la adhesión celular al inhibir el ensamblaje de la adhesión focal y prevenir la polimerización de actina. Por otro lado, la sobreexpresión de vinculina puede restaurar la adhesión y la propagación al promover el reclutamiento de proteínas citoesqueléticas al complejo de adhesión focal en el sitio de unión de la integrina. [9] La capacidad de la vinculina para interactuar con las integrinas del citoesqueleto en la adhesión focal parece ser fundamental para el control de la mecánica del citoesqueleto, la propagación celular y la formación de lamelipodios. Por lo tanto, la vinculina parece desempeñar un papel clave en el control de la forma en función de su capacidad para modular la estructura y la función de la adhesión focal. [10]

Activación

La vinculina se encuentra en equilibrio entre un estado activo e inactivo. [11] El estado activo se activa al unirse a su pareja designada. Estos cambios ocurren cuando la vinculina interactúa con los puntos de adhesión focales a los que se está uniendo. Cuando la vinculina se encuentra en su forma inactiva, la proteína se mantiene designada en el citoplasma a diferencia de los puntos de adhesión focales unidos desde el estado activo. Se cree que la molécula talina es el principal iniciador de la activación de la vinculina debido a su presencia en complejos focales. El modelo combinatorio de la vinculina establece que tanto la α-actinina como la talina pueden activar la vinculina ya sea solas o con la ayuda de PIP2 o actina . Esta activación se produce por la separación de la conexión cabeza-cola dentro de la vinculina inactiva. [11]

Sitio de enlace

Los sitios de unión de la vinculina se encuentran predominantemente en la talina y en moléculas similares a la talina, lo que permite la unión de la vinculina a la talina, estabilizando las uniones célula-matriz mediadas por integrinas. La talina, a su vez, vincula las integrinas al citoesqueleto de actina . La secuencia de consenso para los sitios de unión de la vinculina es LxxAAxxVAxxVxxLIxxA, con una predicción de estructura secundaria de cuatro hélices anfipáticas . Los residuos hidrofóbicos que definen el VBS están "enmascarados" y enterrados en el núcleo de una serie de haces helicoidales que forman la varilla de talina. [12]

Variantes de empalme

Los músculos lisos y esqueléticos (y probablemente en menor medida el músculo cardíaco ) en su estado bien diferenciado (contráctil) coexpresan (junto con la vinculina) una variante de empalme que lleva un exón adicional en la región codificante 3', codificando así una isoforma más larga meta-vinculina (meta VCL) de ~150KD de peso molecular, una proteína cuya existencia se conoce desde la década de 1980. [13] La traducción del exón adicional causa un inserto rico en ácido de 68 a 79 aminoácidos entre las hélices I y II dentro del dominio de cola C-terminal. Las mutaciones dentro de la región de inserción se correlacionan con la miocardiopatía dilatada idiopática hereditaria . [14]

La longitud del inserto en metavinculina es de 68 AA en mamíferos y 79 en ranas. [15] Compararon secuencias de metavinculina de cerdo, hombre, pollo y rana, y encontraron que el inserto era bipartito: la primera parte variable y la segunda altamente conservada. Ambas isoformas de vinculina se co-localizan en estructuras adhesivas musculares, como placas densas en músculos lisos , discos intercalados en cardiomiocitos y costámeros en músculos esqueléticos . [16] El dominio de cola de metavinculina tiene una menor afinidad por la cabeza en comparación con la cola de vinculina. En el caso de la metavinculina, el despliegue del bucle de horquilla hidrofóbico C-terminal del dominio de cola se ve afectado por las cargas negativas del inserto de 68 aminoácidos, por lo que se requiere la isoforma regular de vinculina activada por fosfolípidos para activar completamente la molécula de metavinculina.

Interacciones

Se ha demostrado que la vinculina interactúa con:

En casos de sobrecrecimiento bacteriano del intestino delgado que se presentan como síntomas del SII , se ha identificado que los anticuerpos anti-CdtB afectan la función de la vinculina, que es necesaria para la motilidad intestinal. [23]

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000035403 – Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000021823 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia de PubMed sobre ratón". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  5. ^ Geiger B (septiembre de 1979). "Una proteína de 130K de la molleja de pollo: su localización en los extremos de los haces de microfilamentos en células de pollo cultivadas". Cell . 18 (1): 193–205. doi :10.1016/0092-8674(79)90368-4. PMID  574428. S2CID  33153559.
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  8. ^ Xu W, Baribault H, Adamson ED (enero de 1998). "La inactivación de vinculina produce defectos en el corazón y el cerebro durante el desarrollo embrionario". Desarrollo . 125 (2): 327–37. doi :10.1242/dev.125.2.327. PMID  9486805.
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