caveolas

Tipo de balsa lipídica en endocitosis

En biología , las caveolas ( en latín, "pequeñas cuevas"; singular, caveola ), que son un tipo especial de balsa lipídica , son pequeñas invaginaciones (50 a 100 nanómetros ) de la membrana plasmática en las células de muchos vertebrados . Son la característica superficial más abundante de muchos tipos de células de vertebrados, especialmente las células endoteliales , los adipocitos y las células notocordales embrionarias . ^{[1] [2]} Fueron descubiertos originalmente por E. Yamada en 1955. ^[3]

Estas estructuras en forma de matraz son ricas en proteínas y lípidos como el colesterol y los esfingolípidos y tienen varias funciones en la transducción de señales . ^[4] También se cree que desempeñan un papel en la mecanoprotección, la mecanosensación , la endocitosis , la oncogénesis y la absorción de bacterias patógenas y ciertos virus . ^{[5] [6] [3] [7]}

caveolinas

Inicialmente se pensó que la formación y el mantenimiento de las caveolas se debían principalmente a la caveolina , ^[8] una proteína de 21 kD. Hay tres genes homólogos de caveolina expresados ​​en células de mamíferos: Cav1, Cav2 y Cav3. Estas proteínas tienen una topología común: extremo N citoplasmático con dominio de andamio, dominio transmembrana en horquilla larga y extremo C citoplasmático. Las caveolinas se sintetizan como monómeros y se transportan al aparato de Golgi. Durante su posterior transporte a través de la vía secretora, las caveolinas se asocian con balsas lipídicas y forman oligómeros (14-16 moléculas). Estas caveolinas oligomerizadas forman las caveolas. La presencia de caveolina provoca un cambio local en la morfología de la membrana. ^[9]

Cavins

Las proteínas Cavin surgieron a finales de la década de 2000 como los principales componentes estructurales que controlan la formación de caveolas. ^{[10] [11] [12] [13]} La familia de proteínas cavin está formada por Cavin1 (también conocida como PTRF), Cavin2 (también conocida como SDPR), Cavin3 (también conocida como SRBC) y Cavin4 (también conocida como MURC). Se ha demostrado que Cavin1 es el principal regulador de la formación de caveolas en múltiples tejidos, siendo la única expresión de Cavin1 suficiente para la formación de caveolas morfológicas en células que carecen de caveolas pero que abundan en Cav1. ^{[14] [10]} Cavin4, análogo a Cav3, es específico del músculo. ^[11]

Endocitosis caveolar

Las caveolas son una fuente de endocitosis dependiente de balsa independiente de clatrina . La capacidad de las caveolinas para oligomerizarse debido a sus dominios de oligomerización es necesaria para la formación de vesículas endocíticas caveolares. La oligomerización conduce a la formación de microdominios ricos en caveolina en la membrana plasmática. Los niveles elevados de colesterol y la inserción de los dominios de andamiaje de las caveolinas en la membrana plasmática conducen a la expansión de la invaginación caveolar y a la formación de vesículas endocíticas. La fisión de la vesícula de la membrana plasmática está mediada por la GTPasa dinamina II, que se localiza en el cuello de la vesícula en ciernes. La vesícula caveolar liberada puede fusionarse con el endosoma temprano o el caveosoma. El caveosoma es un compartimento endosómico con pH neutro que no tiene marcadores endosómicos tempranos. Sin embargo, contiene moléculas internalizadas por la endocitosis caveolar. ^{[9] [15]}

Este tipo de endocitosis se utiliza, por ejemplo, para la transcitosis de albúmina en células endoteliales o para la internalización del receptor de insulina en adipocitos primarios. ^[9]

Otras funciones de las caveolas

• Se ha demostrado que las caveolas son necesarias para la protección de las células del estrés mecánico en múltiples tipos de tejidos, como los músculos esqueléticos, las células endoteliales y las células notocordales. ^{[16] [17] [18]}
• Las caveolas pueden ser utilizadas para la entrada de algunos patógenos a la célula y así evitar la degradación en los lisosomas. Sin embargo, algunas bacterias no utilizan las caveolas típicas, sino solo áreas de la membrana plasmática ricas en caveolina. Los patógenos que explotan esta vía endocítica incluyen virus como el SV40 y el virus del polioma y bacterias como algunas cepas de Escherichia coli , Pseudomonas aeruginosa y Porphyromonas gingivalis . ^[15]
• Las caveolas también desempeñan un papel en la señalización celular. Las caveolinas se asocian con algunas moléculas de señalización (por ejemplo, eNOS) a través de su dominio de andamiaje y, por lo tanto, pueden regular su señalización. Las caveolas también participan en la regulación de canales y en la señalización del calcio. ^[15]
• Las caveolas también participan en la regulación de los lípidos. En los adipocitos se expresan altos niveles de caveolina Cav1. La caveolina se asocia con el colesterol, los ácidos grasos y las gotas de lípidos y participa en su regulación. ^[15]
• Las caveolas también pueden servir como mecanosensores en varios tipos de células. En las células endoteliales, las caveolas participan en la sensación de flujo. La exposición crónica al estímulo del flujo conduce a niveles elevados de caveolina Cav1 en la membrana plasmática, su fosforilación, activación de la enzima de señalización eNOS y remodelación de los vasos sanguíneos. En las células del músculo liso, la caveolina Cav1 desempeña un papel en la detección de estiramiento que desencadena la progresión del ciclo celular. ^[15]

Inhibidores

Algunos inhibidores conocidos de la vía de las caveolas son la filipina III, la genisteína y la nistatina . ^[9]

Ver también

• Pinocitosis

Referencias

1. Nixon, Susan J.; Carter, Adrián; Wegner, Jeremy; Ferguson, Carlos; Floetenmeyer, Matías; Riquezas, Jamie; Clave, Brian; Westerfield, Monte; Parton, Robert G. (1 de julio de 2007). "La caveolina-1 es necesaria para el desarrollo de la notocorda y el neuromasto de la línea lateral". Revista de ciencia celular . 120 (13): 2151–2161. doi : 10.1242/jcs.003830 . PMID  17550965.
2. Mira, Harriet P; Salón, Thomas E; Parton, Robert G (13 de enero de 2016). "Mecanoprotección por caveolas del músculo esquelético". BioArquitectura . 6 (1): 22–27. doi :10.1080/19490992.2015.1131891. PMC 4914031 . PMID  26760312. 
3. Li, Xiang-An; Everson, William V.; Inteligente, Eric J. (abril de 2005). "Caveolas, balsas lipídicas y enfermedades vasculares". Tendencias en Medicina Cardiovascular . 15 (3): 92–96. doi :10.1016/j.tcm.2005.04.001. PMID  16039968.
4. Anderson, Richard GW (junio de 1998). "El sistema de membranas de las caveolas". Revista Anual de Bioquímica . 67 (1): 199–225. doi : 10.1146/annurev.biochem.67.1.199 . PMID  9759488.
5. Parton, Robert G.; del Pozo, Miguel A. (febrero de 2013). "Caveolas como sensores, protectores y organizadores de la membrana plasmática". Reseñas de la naturaleza Biología celular molecular . 14 (2): 98-112. doi :10.1038/nrm3512. PMID  23340574. S2CID  21940682.
6. Frank, Philippe G; Lisanti, Michael P (octubre de 2004). "Caveolina-1 y caveolas en la aterosclerosis: funciones diferenciales en la formación de estrías grasas y la hiperplasia de la neoíntima". Opinión Actual en Lipidología . 15 (5): 523–529. doi :10.1097/00041433-200410000-00005. PMID  15361787. S2CID  20778606.
7. Pelkmans, Lucas (diciembre de 2005). "Secretos de la endocitosis mediada por caveolas y balsas lipídicas revelados por virus de mamíferos". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Investigación de células moleculares . 1746 (3): 295–304. doi : 10.1016/j.bbamcr.2005.06.009 . PMID  16126288.
8. Caveolae en los títulos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
9. Lajoie, Patricio; Nabi, Iván R. (2010). Balsas lipídicas, caveolas y su endocitosis . Revista internacional de biología celular y molecular. vol. 282, págs. 135-163. doi :10.1016/S1937-6448(10)82003-9. ISBN 978-0-12-381256-8. PMID  20630468.
10. Hill, Michelle M.; Bastiani, Michele; Luetterforst, Robert; Kirkham, Mateo; Kirkham, Annika; Nixon, Susan J.; Walser, Muelles; Abankwa, Daniel; Oorschot, Viola MJ; Martín, Sally; Hancock, John F.; Parton, Robert G. (enero de 2008). "PTRF-Cavin, una proteína citoplásmica conservada necesaria para la formación y función de caveolas". Celúla . 132 (1): 113-124. doi :10.1016/j.cell.2007.11.042. PMC 2265257 . PMID  18191225. 
11. Bastiani, Michele; Liu, Libin; Colina, Michelle M.; Jedrychowski, Mark P.; Nixon, Susan J.; Lo, Harriet P.; Abankwa, Daniel; Luetterforst, Robert; Fernández-Rojo, Manuel; Breen, Michael R.; Gygi, Steven P.; Vinten, Jorgen; Walser, Piers J.; Norte, Kathryn N.; Hancock, John F.; Pilch, Paul F.; Parton, Robert G. (29 de junio de 2009). "MURC/Cavin-4 y los miembros de la familia cavin forman complejos caveolares específicos de tejido". Revista de biología celular . 185 (7): 1259-1273. doi :10.1083/jcb.200903053. hdl : 2144/3220 . PMC 2712963 . PMID  19546242. 
12. Kovtun, Oleksiy; Tillu, Vikas A.; Ariotti, Nicolás; Parton, Robert G.; Collins, Brett M. (1 de abril de 2015). "Proteínas de la familia Cavin y ensamblaje de caveolas". Revista de ciencia celular . 128 (7): 1269-1278. doi :10.1242/jcs.167866. PMC 4379724 . PMID  25829513. 
13. Parton, Robert G.; Collins, Brett M. (13 de diciembre de 2016). "Desentrañando la arquitectura de las caveolas". Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . 113 (50): 14170–14172. Código Bib : 2016PNAS..11314170P. doi : 10.1073/pnas.1617954113 . PMC 5167180 . PMID  27911845. 
14. Liu, Libin; Marrón, Dennis; McKee, María; LeBrasseur, Nathan K.; Yang, Dan; Albrecht, Kenneth H.; Ravid, Katya; Pilch, Paul F. (octubre de 2008). "La eliminación de Cavin/PTRF provoca la pérdida global de caveolas, dislipidemia e intolerancia a la glucosa". Metabolismo celular . 8 (4): 310–317. doi :10.1016/j.cmet.2008.07.008. PMC 2581738 . PMID  18840361. 
15. Parton, Robert G.; Simons, Kai (marzo de 2007). "Las múltiples caras de las caveolas". Reseñas de la naturaleza Biología celular molecular . 8 (3): 185-194. doi :10.1038/nrm2122. PMID  17318224. S2CID  10830810.
16. Mira, Harriet P; Salón, Thomas E; Parton, Robert G (2 de enero de 2016). "Mecanoprotección por caveolas del músculo esquelético". BioArquitectura . 6 (1): 22–27. doi :10.1080/19490992.2015.1131891. PMC 4914031 . PMID  26760312. 
17. Cheng, Jade PX; Mendoza-Topacio, Carolina; Howard, Gillian; Chadwick, Jessica; Shvets, Elena; Cowburn, Andrew S.; Dunmore, Benjamín J.; Crosby, Alexi; Morrell, Nicolás W.; Nichols, Benjamin J. (12 de octubre de 2015). "Las caveolas protegen las células endoteliales de la rotura de membranas durante el aumento del gasto cardíaco". Revista de biología celular . 211 (1): 53–61. doi :10.1083/jcb.201504042. PMC 4602045 . PMID  26459598. 
18. Lim, Ye-Wheen; Lo, Harriet P.; Ferguson, Carlos; Martel, Nick; Giacomotto, Jean; Gómez, Guillermo A.; Sí, Alpha S.; Salón, Thomas E.; Parton, Robert G. (julio de 2017). "Las caveolas protegen las células de notocorda contra fallas mecánicas catastróficas durante el desarrollo". Biología actual . 27 (13): 1968–1981.e7. doi : 10.1016/j.cub.2017.05.067 . PMID  28648821.

enlaces externos

• Imagen de histología: 21402loa – Sistema de aprendizaje de histología de la Universidad de Boston