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 lo tanto, se utilizan clínicamente para identificar la célula de origen de varios tumores humanos.
El término citoqueratina comenzó a utilizarse a finales de la década de 1970, cuando se empezaron a identificar y caracterizar 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 los mamíferos, y las proteínas que antes se llamaban citoqueratinas se denominan simplemente queratinas (categoría epitelial humana). Por ejemplo, la citoqueratina-4 (CK-4) ha pasado a denominarse queratina-4 (K4). [3] Sin embargo, en la práctica clínica todavía se las suele llamar citoqueratinas.
Existen dos categorías de citoqueratinas: las citoqueratinas de tipo I ácidas y las citoqueratinas de tipo II básicas o neutras . Dentro de cada categoría, las citoqueratinas se enumeran en orden decreciente de tamaño, desde las de alto peso molecular (HMWCK) hasta las de bajo peso molecular (LMWCK). Las citoqueratinas se encuentran generalmente en pares heterodímeros de subunidades ácidas y básicas de tamaño similar. [4]
La expresión de estas citoqueratinas es en gran medida específica de cada órgano o tejido. Los subconjuntos de citoqueratinas que expresa una célula epitelial dependen principalmente del tipo de epitelio, del momento en el curso de la diferenciación terminal y de la etapa de desarrollo. Por lo 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 el perfil de citoqueratina generalmente se conserva. Por lo tanto, 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 engloba 30 genes, de los cuales 20 son epiteliales y los 10 restantes específicos de los tricocitos.
Todas las cadenas de citoqueratinas están compuestas por un dominio central rico en hélices 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 dominios N- y C-terminales no α-helicoidales. 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 el cuarto residuo son hidrófobos y los residuos cargados muestran polaridad positiva y negativa alternada, 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 los dominios terminales de las cadenas de citoqueratinas de tipo I y II contienen en ambos lados del dominio bastón los subdominios V1 y V2, que tienen tamaño y secuencia variables. El tipo II también presenta los subdominios conservados H1 y H2, que abarcan 36 y 20 residuos respectivamente. Los subdominios V1 y V2 contienen residuos enriquecidos con glicinas y/o serinas, las primeras proporcionan a la cadena de citoqueratina un fuerte carácter insoluble y facilitan la interacción con otras moléculas. Estos dominios terminales también son importantes para definir la función de la cadena de citoqueratina característica de un tipo particular de célula epitelial.
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 se establece 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 están involucradas en la génesis y el mantenimiento de dicha estructura.
Esta asociación entre la membrana plasmática y la superficie nuclear tiene importantes implicaciones para la organización del citoplasma y los mecanismos de comunicación celular. Además de las funciones relativamente estáticas que proporcionan en términos de sostén del núcleo y de proporcionar resistencia a la tensión de la célula, las redes de citoqueratina experimentan una rápida despolimerización mediada por intercambios de fosfato, con importantes implicaciones en los procesos celulares más dinámicos, como la mitosis y el período postmitótico, el movimiento celular y la diferenciación .
Las citoqueratinas interactúan con los desmosomas y hemidesmosomas, colaborando así con la adhesión entre células y la conexión entre las células basales y el tejido conectivo subyacente.
Se ha investigado si los filamentos intermedios del citoesqueleto eucariota, del cual las citoqueratinas son uno de sus tres componentes, se asocian también con la red de proteínas del complejo anquirina y espectrina que subyace a la membrana celular. [ cita requerida ]