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Claudín

Las claudinas son una familia de proteínas que, junto con la ocludina , son los componentes más importantes de las uniones estrechas ( zonulae occludentes ). [1] [2] Las uniones estrechas establecen la barrera paracelular que controla el flujo de moléculas en el espacio intercelular entre las células de un epitelio . [1] [3] Tienen cuatro dominios transmembrana, con el extremo N y el extremo C en el citoplasma.

Estructura

Las claudinas son proteínas transmembrana pequeñas (20–24/27 kilodalton (kDa)) [4] que se encuentran en muchos organismos , desde nematodos hasta seres humanos . Todos ellos tienen una estructura muy similar. Las claudinas atraviesan la membrana celular 4 veces, con el extremo N-terminal y el extremo C-terminal ambos ubicados en el citoplasma , y ​​dos bucles extracelulares que muestran el mayor grado de conservación.

Las claudinas tienen interacciones cis y trans entre las membranas celulares. [5] Las interacciones cis son cuando las claudinas en la misma membrana interactúan, una forma en que interactúan es mediante el dominio transmembrana que tiene interacciones moleculares. [6] La transinteracción se produce cuando las claudinas de células vecinas interactúan a través de sus bucles extracelulares. [7] Las interacciones cis también se conocen como interacciones de lado a lado y las interacciones trans también se conocen como interacciones cara a cara. [8]

Generalmente la unión estrecha se caracteriza por su impermeabilidad. Sin embargo, dependiendo del tipo de claudina y de sus interacciones existe una permeabilidad selectiva. Esto incluye selectividad de carga y selectividad de tamaño. [6]

terminal N

El extremo N-terminal suele ser muy corto (1 a 10 aminoácidos) [9] [7] Está ubicado en el citoplasma, donde se cree que contribuye a la señalización celular, la organización del citoesqueleto y otras posibles funciones. [10]

terminal C

El C-terminal tiene una cadena más larga y está ubicado en el citoplasma. Su longitud varía de 21 a 63 y es necesaria para la localización de estas proteínas en las uniones estrechas. [9] Se cree que puede desempeñar un papel en la señalización celular. [10] Todas las claudinas humanas (con la excepción de Claudin 12) tienen dominios que les permiten unirse a dominios PDZ de proteínas de andamio .

Dominio transmembrana

El dominio transmembrana son los aminoácidos que atraviesan la membrana celular. El dominio transmembrana es importante para la interacción cis de claudinas.

Primer bucle extracelular

El primer bucle extracelular tiene un rango de 42 a 56 aminoácidos y es más largo que el segundo bucle extracelular. Se sospecha que las cisteínas que se encuentran en el primer bucle extracelular forman enlaces disulfuro . Este bucle tiene aminoácidos cargados que pueden predecir la selectividad de carga de las uniones estrechas. El primer bucle extracelular desempeña un papel en la interacción trans de claudinas de células adyacentes. [6]

Segundo bucle extracelular

El segundo bucle extracelular es más corto que el primer bucle extracelular. En esta corta cadena de aminoácidos hay tres residuos hidrofóbicos. Se sospecha que estos tres residuos contribuyen a la interacción trans de proteínas entre células adyacentes. [6]

Historia

Las claudinas fueron nombradas por primera vez en 1998 por los investigadores japoneses Mikio Furuse y Shoichiro Tsukita de la Universidad de Kyoto . [11] El nombre claudina proviene de la palabra latina claudere ("cerrar"), lo que sugiere la función de barrera de estas proteínas.

Estudios

Una revisión reciente analiza la evidencia sobre la estructura y función de las proteínas de la familia de las claudinas utilizando un enfoque de sistemas para comprender la evidencia generada por técnicas proteómicas . [12]

Se sintetizó una claudina quimérica para ayudar a mejorar la comprensión tanto de la estructura como de la función de la unión estrecha. [13]

El modelado computacional es también otra técnica que se utiliza para ayudar a mejorar la investigación sobre la estructura y funciones de las claudinas. [8]

genes

Hay 23 genes encontrados en el genoma humano para las proteínas claudina [13] y hay 27 dominios transmembrana en los mamíferos. [7] [10] La conservación no se observa a nivel genético . A pesar de que el nivel genético no se conserva entre las claudinas, su conservación estructural es muy similar.

Ver también

Imágenes Adicionales

Referencias

  1. ^ ab Hou J, Konrad M (1 de enero de 2010). "Capítulo 7: Manejo de claudinas y magnesio renal". En Yu AS (ed.). Temas actuales en membranas . vol. 65. Prensa académica. págs. 151-176. doi :10.1016/s1063-5823(10)65007-7. ISBN 9780123810397.
  2. ^ Furuse M (1 de enero de 2010). "Capítulo 1 - Introducción: claudinas, uniones estrechas y la barrera paracelular". En Yu AS (ed.). Temas actuales en membranas . vol. 65. Prensa académica. págs. 1-19. doi :10.1016/s1063-5823(10)65001-6. ISBN 9780123810397.
  3. ^ Szaszi K, Amoozadeh Y (1 de enero de 2014). "Capítulo seis: nuevos conocimientos sobre las funciones, la regulación y las funciones patológicas de las uniones estrechas en el epitelio tubular renal". En Jeon KW (ed.). Revista internacional de biología celular y molecular . vol. 308. Prensa académica. págs. 205–271. doi :10.1016/b978-0-12-800097-7.00006-3. ISBN 9780128000977. PMID  24411173.
  4. ^ Greene C, Campbell M, Janigro D (1 de enero de 2019). "Capítulo 1: Fundamentos de la anatomía de la barrera cerebral y funciones globales". En Lonser RR, Sarntinoranont M, Bankiewicz K (eds.). Entrega de fármacos al sistema nervioso . Prensa académica. págs. 3–20. doi :10.1016/b978-0-12-813997-4.00001-3. ISBN 978-0-12-813997-4. S2CID  198273920.
  5. ^ Haseloff RF, Piontek J, Blasig IE (1 de enero de 2010). "Capítulo 5 - La investigación de interacciones cis y trans entre claudinas". En L Yu AS (ed.). Temas actuales en membranas . vol. 65. Prensa académica. págs. 97-112. doi :10.1016/s1063-5823(10)65005-3. ISBN 9780123810397.
  6. ^ abcd Günzel D, Yu AS (abril de 2013). "Las claudinas y la modulación de la permeabilidad de las uniones estrechas". Revisiones fisiológicas . 93 (2): 525–569. doi : 10.1152/physrev.00019.2012. PMC 3768107 . PMID  23589827. 
  7. ^ abc "Estructuras cristalinas de claudinas: conocimientos sobre sus interacciones intermoleculares" . Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . 1205 . Septiembre de 2010. doi :10.1111/nyas.2010.1205.issue-s1. ISSN  0077-8923.
  8. ^ ab Fuladi S, Jannat RW, Shen L, Weber CR, Khalili-Araghi F (enero de 2020). "Modelado computacional de la estructura y función de Claudin". Revista Internacional de Ciencias Moleculares . 21 (3): 742. doi : 10.3390/ijms21030742 . PMC 7037046 . PMID  31979311. 
  9. ^ ab Rüffer C, Gerke V (mayo de 2004). "La cola citoplásmica C-terminal de las claudinas 1 y 5, pero no su motivo de unión a PDZ, es necesaria para la localización apical en las uniones estrechas epiteliales y endoteliales". Revista europea de biología celular . 83 (4): 135-144. doi :10.1078/0171-9335-00366. PMID  15260435.
  10. ^ abc Tsukita S, Tanaka H, ​​Tamura A (febrero de 2019). "Los Claudins: de uniones estrechas a sistemas biológicos". Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 44 (2): 141-152. doi : 10.1016/j.tibs.2018.09.008 . PMID  30665499. S2CID  58640701.
  11. ^ Furuse M, Fujita K, Hiiragi T, Fujimoto K, Tsukita S (junio de 1998). "Claudina-1 y -2: nuevas proteínas de membrana integrales que se localizan en uniones estrechas sin similitud de secuencia con la ocludina". La revista de biología celular . 141 (7): 1539-1550. doi :10.1083/jcb.141.7.1539. PMC 2132999 . PMID  9647647. 
  12. ^ Liu F, Koval M, Ranganathan S, Fanayan S, Hancock WS, Lundberg EK y col. (febrero de 2016). "Vista de la proteómica de sistemas de la familia de proteínas claudina humana endógena". Revista de investigación del proteoma . 15 (2): 339–359. doi : 10.1021/acs.jproteome.5b00769. PMC 4777318 . PMID  26680015. 
  13. ^ ab Taylor A, Warner M, Mendoza C, Memmott C, LeCheminant T, Bailey S, et al. (mayo de 2021). "Claudinas quiméricas: una nueva herramienta para estudiar la estructura y función de las uniones estrechas". Revista Internacional de Ciencias Moleculares . 22 (9): 4947. doi : 10.3390/ijms22094947 . PMC 8124314 . PMID  34066630. 
  14. ^ Hou J (1 de enero de 2019). "Capítulo 7 - Canal paracelular en el sistema de órganos". En Hou J (ed.). El canal paracelular . Prensa académica. págs. 93-141. doi :10.1016/b978-0-12-814635-4.00007-3. ISBN 978-0-12-814635-4. S2CID  90477792.
  15. ^ Hou J (1 de enero de 2019). "Capítulo 8 - Canal paracelular en enfermedades humanas". En Hou J (ed.). El canal paracelular . Prensa académica. págs. 143-173. doi :10.1016/b978-0-12-814635-4.00008-5. ISBN 978-0-12-814635-4. S2CID  90122806.