Las beta defensinas son una familia de defensinas de vertebrados . Las beta defensinas son péptidos antimicrobianos implicados en la resistencia de las superficies epiteliales a la colonización microbiana.
Las defensinas son péptidos microbicidas catiónicos de 2 a 6 kDa activos contra muchas bacterias gramnegativas y grampositivas, hongos y virus envueltos, [1] que contienen tres pares de enlaces disulfuro intramoleculares. Sobre la base de su tamaño y patrón de enlace disulfuro, las defensinas de mamíferos se clasifican en categorías alfa , beta y theta . Cada especie de mamífero explorada hasta ahora tiene beta-defensinas. En las vacas, existen hasta 13 beta-defensinas en los neutrófilos. Sin embargo, en otras especies, las beta-defensinas son producidas con mayor frecuencia por células epiteliales que recubren varios órganos (por ejemplo, la epidermis, el árbol bronquial y el tracto genitourinario).
Las beta-defensinas humanas, de conejo y de cobaya, así como la beta-defensina-2 humana (hBD2), inducen la activación y desgranulación de los mastocitos, lo que da como resultado la liberación de histamina y prostaglandina D2. [2]
Las β-defensinas codifican genes que afectan la función del sistema inmune innato . [3] Estos genes son responsables de la producción de péptidos antimicrobianos que se encuentran en los glóbulos blancos como los macrófagos , granulocitos y células NK ; las β-defensinas también se encuentran en las células epiteliales . [4] Los polimorfismos de un solo nucleótido ( SNP ) se encuentran en los genes que codifican las β-defensinas. [5] La presencia de SNP es menor en las regiones codificantes en comparación con las regiones no codificantes. [5] La aparición de SNP en la región codificante afectará muy probablemente la resistencia contra las infecciones a través de cambios en las secuencias de proteínas que darán lugar a diferentes funciones biológicas. [5]
Los receptores como los receptores tipo Toll (TLR) y los receptores tipo Nod (NLR) activarán el sistema inmunológico mediante la unión de ligandos como lipopolisacáridos y peptidoglicano . [6] Los receptores tipo Toll se expresan en células epiteliales intestinales [7] o células presentadoras de antígenos (APC) como células dendríticas , linfocitos B y macrófagos . [6] Cuando los receptores se activan, se producirá una reacción en cascada y se liberarán sustancias como citocinas y péptidos antimicrobianos [8] . [6]
Las β-defensinas son catiónicas y, por lo tanto, pueden interactuar con la membrana de los microbios invasores, que son negativos debido a los lipopolisacáridos (LPS) y al ácido lipoteicoico (LTA) que se encuentran en la membrana celular . [1] Los péptidos tienen mayor afinidad por el sitio de unión en comparación con los iones Ca2+ y Mg2+. [5] Por lo tanto, los péptidos intercambiarán lugar con esos iones, lo que afectará la estabilidad de la membrana. [5] Los péptidos tienen un tamaño mayor en comparación con los iones que causan cambios en la estructura de la membrana. [5] Debido a los cambios en el potencial eléctrico , los péptidos pasarán a través de la membrana y, por lo tanto, se agregarán en dímeros . [9] El complejo de poros se creará como resultado de la ruptura de los enlaces de hidrógeno entre los aminoácidos en el extremo terminal de las hebras que conectan los monómeros de las defensinas. [9] La formación del complejo de poros provocará la despolarización de la membrana y la lisis celular . [5]
Las defensinas no sólo tienen la capacidad de fortalecer el sistema inmune innato sino que también pueden mejorar el sistema inmune adaptativo mediante la quimiotaxis de monocitos , linfocitos T , células dendríticas y mastocitos al sitio de la infección. [5] Las defensinas también mejorarán la capacidad de fagocitosis de los macrófagos . [5]
Las β-defensinas se clasifican en tres clases y las β-defensinas aviares constituyen una de las clases. [3] Esta división se basa en la clasificación de Zhang y tanto la longitud, la homología de los péptidos como la estructura del gen son factores que afectan la clasificación. [9]
Las β-defensinas aviares se dividen en heterófilas y no heterófilas aviares. Las heterófilas aviares se pueden dividir en dos subclases, según la cantidad de residuos homólogos presentes en el genoma . [9]
Los heterófilos aviares carecen de mecanismos oxidativos protectores, como el superóxido y la mieloperoxidasa , lo que hace que los mecanismos no oxidativos, como los lisosomas y los péptidos catiónicos, sean aún más importantes. [9]
Los genes de las β-defensinas se encuentran en todos los vertebrados, incluidos mamíferos, reptiles, aves y peces. [10] El hecho de que las defensinas alfa y theta estén ausentes en vertebrados más antiguos, como aves y peces, indica que las defensinas deben haber evolucionado a partir del mismo gen ancestral que codifica para las β-defensinas. [11] De hecho, estas defensinas de esta superfamilia están relacionadas con las "grandes defensinas" que se encuentran en animales invertebrados, lo que indica orígenes incluso más tempranos. [10]
En 2001, se pensó que las β-defensinas eran similares a la defensina ancestral a partir de una comparación de secuencias de β-defensinas, α-defensinas y defensinas de insectos . [12] Análisis estructurales posteriores han sugerido que las β-defensinas, α-defensinas, θ-defensinas y grandes defensinas comparten un origen evolutivo, pero son independientes de las defensinas que se encuentran en insectos, hongos y plantas. [13]
Además de otras defensinas antimicrobianas, existen proteínas similares a las defensinas que han desarrollado otras funciones, como las toxinas que se encuentran en las serpientes (por ejemplo, la crotamina ), los lagartos barbudos y el ornitorrinco. [14]
La primera beta-defensina descubierta fue el péptido antimicrobiano traqueal, encontrado en las vías respiratorias bovinas en 1991. [15] La primera beta-defensina humana, HBD1, se descubrió en 1995, [2] seguida por la HBD2 en 1997. [16]
DEFB1 ; DEFB103A ; DEFB105A ; DEFB105B; DEFB106 ; DEFB108B; DEFB109; DEFB110; DEFB111; DEFB114; DEFB130; DEFB136; DEFB4 ; SPAG11A;