La glicoforina C ( GYPC ; CD236 / CD236R ; glicoproteína beta ; glicoconnectina ; PAS-2 ' ) desempeña un papel funcionalmente importante en el mantenimiento de la forma del eritrocito y la regulación de las propiedades del material de la membrana, posiblemente a través de su interacción con la proteína 4.1. Además, previamente se ha demostrado que las membranas deficientes en proteína 4.1 exhiben un contenido disminuido de glicoforina C. También es una proteína de membrana integral del eritrocito y actúa como receptor de la proteína PfEBP-2 de Plasmodium falciparum (proteína de unión a eritrocitos 2; baebl; EBA-140).
El antígeno se descubrió en 1960 cuando tres mujeres que carecían del antígeno produjeron anti-Gea en respuesta al embarazo. El antígeno lleva el nombre de una de las pacientes, una señora Gerbich. [1] El año siguiente se descubrió un antígeno nuevo pero relacionado en una señora Yus, por quien también se nombró un antígeno de este sistema. En 1972 se introdujo un sistema numérico para los antígenos de este grupo sanguíneo.
A pesar de los nombres similares, las glicoforinas C y D no están relacionadas con las otras tres glicoforinas que se codifican en el cromosoma 4 en la posición 4q28-q31. Estas últimas proteínas están estrechamente relacionadas. La glicoforina A y la glicoforina B son portadoras de los antígenos de los grupos sanguíneos MN y Ss respectivamente. Hay aproximadamente 225.000 moléculas de GPC y GPD por eritrocito. [2]
Originalmente se pensaba que la glicoforina C y la glicoforina D eran el resultado de un evento de duplicación génica, pero más tarde se descubrió que estaban codificadas por el mismo gen. La glicoforina D (GPD) se genera a partir del ARN mensajero de la glicoforina C mediante una traducción deficiente en un AUG en el marco de lectura en el codón 30: glicoforina D = residuos 30 a 128 de glicoforina C. Esta traducción deficiente parece ser un rasgo exclusivamente humano. [3]
La glicoforina C (GPC) es una cadena polipeptídica única de 128 aminoácidos y está codificada por un gen en el brazo largo del cromosoma 2 (2q14-q21). El gen fue clonado por primera vez en 1989 por High et al. [4] El gen GPC está organizado en cuatro exones distribuidos en 13,5 pares de kilobases de ADN . El exón 1 codifica los residuos 1-16, el exón 2 los residuos 17-35, el exón 3 los residuos 36-63 y el exón 4 los residuos 64-128. Los exones 2 y 3 son altamente homólogos, con menos del 5% de divergencia de nucleótidos. Estos exones también difieren por un inserto de 9 aminoácidos en el extremo 3' del exón 3. Los segmentos repetidos directos que contienen estos exones tienen una longitud de 3,4 pares de kilobases y pueden derivar de una duplicación reciente de un solo dominio ancestral. Los exones 1, 2 y la mayor parte del exón 3 codifican el dominio extracelular N-terminal, mientras que el resto del exón 3 y el exón 4 codifican dominios transmembrana y citoplasmático.
Se conocen dos isoformas y el gen se expresa en una amplia variedad de tejidos, incluidos el riñón , el timo , el estómago , la mama , el hígado adulto y los eritrocitos. En las líneas celulares no eritroides, la expresión es menor que en los eritrocitos y la proteína está glicosilada de forma diferencial . En los eritrocitos, la glicoforina C constituye aproximadamente el 4 % de las sialoglicoproteínas de membrana . El número promedio de cadenas unidas por O es de 12 por molécula.
El gen se expresa en las primeras fases del desarrollo del eritrocito, específicamente en la unidad formadora de brotes eritroides y en la unidad formadora de colonias eritroides . El ARNm de los eritroblastos humanos tiene una longitud de aproximadamente 1,4 kilobases y el sitio de inicio de la transcripción en las células eritroides se ha mapeado a 1050 pares de bases 5' del codón de inicio. Se expresa en las primeras fases del desarrollo y antes que los antígenos Kell , la glucoproteína asociada a Rhesus , la glucoforina A, la banda 3 , el antígeno Rhesus y la glucoforina B. [5]
En las células melanocíticas, la expresión del gen de la glicoforina C puede estar regulada por MITF . [6]
Parece que la GPC se sintetiza en exceso en el eritrocito y que el contenido de la membrana está regulado por la banda 4.1 (proteína 4.1). Aquí se pueden encontrar datos adicionales sobre la regulación de la glicoforina C.
En un estudio de este gen entre los Hominoidea surgieron dos hallazgos exclusivos de los humanos: (1) un exceso de divergencia no sinónima entre especies que parece ser causada únicamente por la evolución acelerada y (2) la capacidad del gen GYPC de codificar tanto las proteínas GPC como GPD. [3] La causa de esto no se conoce, pero se sugirió que estos hallazgos podrían ser el resultado de una infección por Plasmodium falciparum .
Tras la separación de las membranas de los glóbulos rojos mediante electroforesis en gel de poliacrilamida-SDS y tinción con ácido peryódico de Schiff (PAS), se han identificado cuatro glicoforinas. Se han denominado glicoforinas A, B, C y D en orden de cantidad presente en la membrana, siendo la glicoforina A la más común y la glicoforina D la menos común. Se ha identificado una quinta ( glicoforina E ) dentro del genoma humano, pero no se puede detectar fácilmente en la tinción rutinaria en gel. En total, las glicoforinas constituyen aproximadamente el 2 % de la masa total de proteínas de la membrana de los eritrocitos. Aunque puede resultar confuso, estas proteínas también se conocen con diferentes nomenclaturas, pero probablemente sean más conocidas como glicoforinas.
La glicoforina C se aisló por primera vez en 1978. [7] La glicoforina C y D son sialoglicoproteínas menores que contribuyen con el 4% y el 1% del material PAS-positivo y están presentes en aproximadamente 2,0 y 0,5 x 10 5 copias/célula respectivamente. En geles de poliacrilimida, el peso aparente de la glicoforina C es de 32 kilodaltons (32 kDa). Su estructura es similar a la de otras glicoforinas: un dominio extracelular altamente glicolado (residuos 1-58), un dominio transmembrana (residuos 59-81) y un dominio intracelular (residuos 82-128). Aproximadamente el 90% de la glicoforina C presente en el eritrocito está unida al citoesqueleto y el 10% restante se mueve libremente dentro de la membrana.
El peso molecular aparente de la glicoforina D es de 23 kDa. En promedio, esta proteína tiene 6 oligosacáridos unidos por O por molécula.
Dentro del eritrocito interactúa con la banda 4.1 (una proteína de 80 kDa) y p55 (una fosfoproteína de membrana periférica palmitoilada y un miembro de la familia de guanilato quinasas asociadas a la membrana) para formar un complejo ternario que es crítico para la forma y estabilidad de los eritrocitos. Los principales sitios de unión entre el citoesqueleto de espectrina - actina del eritrocito y la bicapa lipídica son la glicoforina C y la banda 3. La interacción con la banda 4.1 y p55 está mediada por el dominio N-terminal de 30 kDa de la banda 4.1 que se une a un segmento de 16 aminoácidos (residuos 82-98: residuos 61-77 de la glicoforina D) dentro del dominio citoplasmático de la glicoforina C y a un motivo de 39 aminoácidos cargado positivamente en p55. [8] La mayor parte de la proteína 4.1 está unida a la glicoforina C. Se ha estimado que la magnitud de la fuerza de la interacción entre la glicoforina C y la banda 4.1 es de 6,9 microNewtons por metro, una cifra típica de las interacciones proteína-proteína.
La glicoforina C normalmente muestra un movimiento oscilatorio en la membrana del eritrocito. Este movimiento se reduce en la ovalocitosis del sudeste asiático , una enfermedad de los eritrocitos debida a una mutación en la banda 3. [9]
Estas glicoforinas se asocian a once antígenos de interés para la medicina transfusional: el Gerbich (Ge2, Ge3, Ge4), el Yussef (Yus), el Webb (Wb o Ge5), el Duch (Dh(a) o Ge8), el Leach, el Lewis II (Ls(a) o Ge6), el Ahonen (An(a) o Ge7) y el GEPL (Ge10*), el GEAT (Ge11*) y el GETI (Ge12*). Seis son de alta prevalencia (Ge2, Ge3, Ge4, Ge10*, Ge11*, Ge12*) y cinco de baja prevalencia (Wb, Ls(a), An(a), Dh(a) y Ge9). [10]
La glicoforina C y D codifican los antígenos de Gerbich (Ge) . Hay cuatro alelos , Ge-1 a Ge-4. Se conocen tres tipos de negatividad del antígeno Ge: Ge-1,-2,-3 (fenotipo Leach), Ge-2,-3 y Ge-2,+3. Una deleción de 3,4 pares de bases kilométricas dentro del gen, que probablemente surgió debido a un entrecruzamiento desigual entre los dos dominios repetidos, es responsable de la formación del genotipo Ge-2,-3 . Los puntos de ruptura de la deleción se encuentran dentro de los intrones 2 y 3 y dan como resultado la deleción del exón 3. Este gen mutante se transcribe como un ARN mensajero con un marco de lectura abierto continuo que se extiende sobre 300 nucleótidos y se traduce en la sialoglicoproteína que se encuentra en los glóbulos rojos Ge-2,-3. Una segunda eliminación de 3,4 kilopares de bases dentro del gen de la glicoforina C elimina sólo el exón 2 mediante un mecanismo similar y genera el gen mutante que codifica la glicoproteína anormal que se encuentra en los eritrocitos Ge-2,+3.
El epítopo Ge2 es antigénico solo en la glicoforina D y es un antígeno críptico en la glicoforina C. Está ubicado dentro del exón 2 y es sensible a la tripsina y la papaína, pero resistente a la quimotripsina y la pronasa . El epítopo Ge3 está codificado por el exón 3. Es sensible a la tripsina, pero resistente a la quimotripsina , la papaína y la pronasa . Se cree que se encuentra entre los aminoácidos 42-50 en la glicoforina C (residuos 21-49 en la glicoforina D). Ge4 se encuentra dentro de los primeros 21 aminoácidos de la glicoforina C. Es sensible a la tripsina, la papaína, la pronasa y la neuraminidasa .
El fenotipo Leach, relativamente raro, se debe a una deleción en los exones 3 y 4 o a una mutación por cambio de marco que causa un codón de terminación prematuro en el gen de la glicoforina C, y las personas con este fenotipo son menos susceptibles (~60% de la tasa de control) a la invasión por Plasmodium falciparum . Estos individuos tienen un subtipo de una condición llamada eliptocitosis hereditaria . Las células de forma anormal se conocen como eliptocitos o células cameloides. La base de este fenotipo fue reportada por primera vez por Telen et al. [11] El fenotipo es Ge:-2,-3,-4.
El fenotipo Yussef (Yus) se debe a una deleción de 57 pares de bases correspondientes al exón 2. El antígeno se conoce como GPC Yus.
Las mutaciones de la glicoforina C son raras en la mayor parte del mundo occidental, pero son más comunes en algunos lugares donde la malaria es endémica. En Melanesia, un mayor porcentaje de la población es Gerbich negativa (46,5%) que en cualquier otra parte del mundo. La incidencia del fenotipo Gerbich-negativo causado por una deleción del exón 3 en las poblaciones Wosera ( provincia de Sepik Oriental ) y Liksul ( provincia de Madang ) de Papua Nueva Guinea es de 0,463 y 0,176 respectivamente. [12]
El raro antígeno Webb (Wb) (~1/1000 donantes), descrito originalmente en 1963 en Australia , es el resultado de una alteración en la glicosilación de la glicoforina C: una transición de A a G en el nucleótido 23 da como resultado un residuo de asparagina en lugar del residuo de serina normal con la consiguiente pérdida de glicosilación. [13] El antígeno se conoce como GPC Wb.
El raro antígeno Duch (Dh) fue descubierto en Aarhus , Dinamarca (1968) y también se encuentra en la glicoforina C. Se debe a una transición de C a T en el nucleótido 40 que resulta en el reemplazo de leucina por fenilalanina . [14] Este antígeno es sensible a la tripsina pero resistente a la quimotripsina y Endo F. [15]
El antígeno Lewis II (Ls(a); Ge-6) tiene una inserción de 84 nucleótidos en el gen ancestral GPC: la inserción corresponde a la secuencia completa del exón 3. [16] Se conocen dos subtipos de este antígeno: beta Ls(a) que lleva el epítopo Ge3 y gamma Ls(a) que lleva los epítopos Ge2 y Ge3. Este antígeno también se conoce como antígeno Rs(a). [17]
El antígeno Ahonen (Ana) se informó por primera vez en 1972. [18] El antígeno se encuentra en la glicoforina D. Este antígeno fue descubierto en un hombre finlandés el 5 de mayo de 1968, durante una prueba de compatibilidad sanguínea posoperatoria para la reparación de un aneurisma aórtico. En Finlandia, la incidencia de este antígeno fue de 6/10 000 donantes. En Suecia, la incidencia fue de 2/3266 donantes. La base molecular del origen de este antígeno se encuentra en el exón 2, donde una sustitución G->T en el codón 67 (posición de base 199) convierte una alanina en un residuo de serina . Si bien este epítopo existe dentro de la glicoforina C, es un criptoantígeno. Solo es antigénico en la glicoforina D debido al extremo N truncado.
También se ha informado de un exón 2 duplicado en eritrocitos en donantes de sangre japoneses (~2/10 000). Esta mutación no se ha asociado con un nuevo antígeno. [19]
Los anticuerpos contra los antígenos de Gerbich se han asociado con reacciones transfusionales y enfermedad hemolítica leve del recién nacido. En otros estudios se han encontrado anticuerpos anti-Ge de origen natural que no parecen tener importancia clínica. Se ha sugerido una tolerancia inmunológica al antígeno Ge.
La alta expresión de glicoforina C se ha asociado con un mal pronóstico para la leucemia linfoblástica aguda en poblaciones chinas. [20]
La glicoforina C es el receptor de la proteína antígeno de unión a eritrocitos 140 (EBA140) de Plasmodium falciparum . [21] Esta interacción media una vía de invasión principal hacia los eritrocitos. La resistencia parcial de los eritrocitos que carecen de esta proteína a la invasión por P. falciparum se observó por primera vez en 1982. [22] La falta de antígenos de Gerbich en la población de Papúa Nueva Guinea se observó en 1989. [23]
Los virus de la gripe A y B se unen a la glicoforina C. [24]