La costamera es un componente estructural y funcional de las células del músculo estriado [1] que conecta el sarcómero del músculo con la membrana celular (es decir, el sarcolema). [2]
Las costameras son conjuntos de proteínas subsarcolemales alineados circunferencialmente en registro con el disco Z de las miofibrillas periféricas . [3] [4] [5] Acoplan físicamente sarcómeros generadores de fuerza con el sarcolema en las células del músculo estriado y, por lo tanto, se consideran uno de los varios " talones de Aquiles " del músculo esquelético, un componente crítico de la morfología del músculo estriado que, cuando se ve comprometido , se cree que contribuye directamente al desarrollo de varias miopatías distintas . [6]
El complejo de proteínas asociadas a la distrofina , también conocido como complejo de glicoproteínas asociadas a la distrofina (DGC o DAGC), [2] contiene varias proteínas de membrana integrales y periféricas, como los distroglucanos y los sarcoglicanos , que se cree que son responsables de unir el citoesqueleto interno. sistema de miofibras individuales a proteínas estructurales dentro de la matriz extracelular (como el colágeno y la laminina ). Por tanto, es una de las características del sarcolema la que ayuda a acoplar el sarcómero al tejido conectivo extracelular, como han demostrado algunos experimentos. [7] La proteína desmina también puede unirse al complejo DAG, y se sabe que regiones del mismo están involucradas en la señalización.
Las costameras son redes altamente complejas de proteínas y glicoproteínas, [8] y se puede considerar que constan de dos complejos proteicos principales: el complejo distrofina-glicoproteína (DGC) y el complejo integrina-vinculina-talina . [9] Los sarcoglicanos del DGC y las integrinas del complejo integrina-vinculina-talina se unen directamente a la filamina C, un componente del disco Z, uniendo estos complejos proteicos de costameras a complejos del disco Z. [9] Reiterado, la filamina C une físicamente los dos complejos que constituyen la costamera con los sarcómeros al interactuar con los sarcoglicanos en el DGC y las integrinas del complejo integrina-vinculina-talina. [9]
El DGC consta de proteínas periféricas e integrales que atraviesan físicamente el sarcolema y conectan la ECM con el citoesqueleto basado en actina F. [9] Las proteínas centrales de DGC son la distrofina , los sarcoglicanos (incluidos los sarcoglicanos alfa, beta, gamma y lambda), el sarcospan , el distroglicano (alfa y beta) y la sintrofina . [9] Se cree que estas proteínas desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la integridad estructural del sarcolema durante la contracción y el estiramiento, y la pérdida de estas proteínas centrales da como resultado un daño progresivo inducido por la contracción. [9]
Los componentes vinculina y talina del complejo integrina-vinculina-talina son proteínas citoesqueléticas ancladas físicamente a la costamera en su conjunto a través de los componentes de integrina, que son proteínas transmembrana que interactúan directamente con la filamina C del disco Z. [9]
Los costameres tienen varias funciones principales. [8] [9] [10] Primero, mantienen el sarcolema alineado con el sarcómero durante la contracción y la relajación posterior. [10] También son responsables de la transmisión lateral de la fuerza contráctil generada por el sarcómero al sarcolema y la matriz extracelular . [9] [10] Sólo el 20-30% de la fuerza total generada por la contracción de los sarcómeros se transmite longitudinalmente, lo que sugiere que la mayor parte de la fuerza generada por los sarcómeros se transduce en la dirección lateral, perpendicular a las fibras de miofibrilla que se contraen. [9] La mayor parte de la fuerza generada por los sarcómeros en el interior de la fibra muscular se transmite perpendicularmente a las miofibrillas adyacentes hasta que llega a las miofibrillas periféricas. En ese punto, el complejo costamérico canaliza la fuerza a través del sarcolema hacia la matriz extracelular. La transmisión lateral de fuerza por las costameras ayuda a mantener longitudes uniformes de los sarcómeros en las células musculares adyacentes que están bajo el control de diferentes unidades motoras y, por lo tanto, no están sincronizadas en sus contracciones activas; En otras palabras, si una fibra muscular se contrae activamente y una adyacente no, la transmisión de fuerza lateral ayuda a que esta segunda fibra también se acorte. [8] Los costameres también transmiten fuerzas en la dirección opuesta, transmitiendo las fuerzas de la tensión mecánica externa desde el sarcolema al disco Z. [9] Los costameros también participan en la protección del sarcolema relativamente débil y lábil de las tensiones mecánicas de la contracción y el estiramiento. [8] [10] Las proteínas sostienen mecánicamente la bicapa lipídica y también pueden facilitar un plegamiento organizado de la membrana plasmática ("festooning") que minimiza la tensión sobre la bicapa durante la contracción y el estiramiento. [8] Finalmente, los costameres también participan en la orquestación de la señalización relacionada mecánicamente. [9]
La disfunción de las proteínas implicadas en las costameras contribuye a algunas enfermedades musculares, incluidas las distrofias musculares y las miocardiopatías. [8] [10]
Los costameres son estructuras dinámicas. [8] Varios estudios han sugerido que las costameras responden a estímulos mecánicos, eléctricos y químicos. [8] Por ejemplo, la tensión mecánica es fundamental para regular la expresión, estabilidad y organización de las proteínas costaméricas, y las costameras con deficiencia de distrofina pueden sentir un mayor estrés mecánico e intentar compensarlo con el reclutamiento de filamentos. [8]