Cistatina

Grupo de inhibidores endógenos de la cisteína proteinasa

Las cistatinas son una familia de inhibidores de la proteasa de cisteína que comparten una homología de secuencia y una estructura terciaria común de una hélice alfa situada sobre una lámina beta antiparalela. La familia se subdivide como se describe a continuación.

Las cistatinas muestran similitudes con las fetuinas , los quininógenos , las glicoproteínas ricas en histidina y las proteínas relacionadas con las cistatinas . ^{[2] [3] [4]} Las cistatinas inhiben principalmente las enzimas peptidasas (otro término para las proteasas ) que pertenecen a las familias de peptidasas C1 ( familia de la papaína ) y C13 ( familia de las leguminosas ). Se sabe que se pliegan incorrectamente para formar depósitos amiloides y están implicadas en varias enfermedades. ^{[ cita requerida ]}

Tipos

La familia de las cistatinas incluye:

• Las cistatinas de tipo 1, que son intracelulares y están presentes en el citosol de muchos tipos de células, pero también pueden aparecer en los fluidos corporales en concentraciones significativas, son polipéptidos monocatenarios de unos 100 residuos, que no tienen enlaces disulfuro ni cadenas laterales de carbohidratos. Las cistatinas de tipo 1 también se conocen como estefinas (por el Instituto Stefan donde se descubrieron por primera vez ^[5] ).
• Las cistatinas de tipo 2, que son principalmente polipéptidos secretados extracelularmente, son en gran parte ácidas, contienen cuatro residuos de cisteína conservados que se sabe que forman dos enlaces disulfuro , pueden estar glicosiladas y/o fosforiladas . Se sintetizan con un péptido señal de 19 a 28 residuos. Están ampliamente distribuidas y se encuentran en la mayoría de los fluidos corporales. ^{[ cita requerida ]}
• Las cistatinas de tipo 3, que son proteínas multidominio. Los representantes de este grupo en los mamíferos son los quininógenos . Existen tres quininógenos diferentes en los mamíferos: el quininógeno H (de alta masa molecular, InterPro :  IPR002395 ) y el quininógeno L (de baja masa molecular), que se encuentran en varias especies, y el quininógeno T, que se encuentra solo en ratas. ^{[ cita requerida ]}
• Cistatinas no clasificadas. Se trata de proteínas similares a las cistatinas que se encuentran en diversos organismos: fitocistatinas de plantas, fetuina en mamíferos, cistatinas de insectos y una cistatina del veneno de la víbora bufadora, que inhibe las metaloproteasas de la familia de peptidasas MEROPS M12 (astacina/adamalisina). Además, se ha demostrado que varias proteínas similares a las cistatinas carecen de actividad inhibidora. ^{[ cita requerida ]}

Cistatinas humanas

• CST1 , CST2 , CST3 (cistatina C, un marcador de la función renal), CST4 , CST5 , CST6 , CST7 , CST8 , CST9, CST11 , CSTA (cistatina A), CSTB (cistatina B) ^{[ cita requerida ]}

Cistatinas vegetales

Las cistatinas vegetales tienen características especiales que permiten clasificarlas en una clase especial llamada fitocistatina. Una de ellas es la presencia de una hélice alfa N-terminal, presente únicamente en las cistatinas vegetales. Las fitocistatinas participan en varios procesos, entre ellos la germinación y la defensa de las plantas. van Wyk et al. encontraron unas 19 cistatinas diferentes similares a la orizacistatina-I en la soja junto con proteasas de cisteína relacionadas. ^[6]

1. Actividad inhibidora: las cistatinas vegetales, al igual que sus contrapartes animales, actúan inhibiendo las cisteína proteasas. De esta manera, regulan diversos procesos celulares, entre ellos la degradación de proteínas, la senescencia y las respuestas de defensa.
2. Mecanismos de defensa: Algunas cistatinas de las plantas están asociadas con mecanismos de defensa contra herbívoros y patógenos. Cuando una planta está bajo ataque, puede producir cistatinas para interferir con las enzimas digestivas de los herbívoros o las proteasas de los patógenos invasores.
3. Expresión específica de tejido: diferentes tejidos y órganos de la planta pueden expresar isoformas específicas de cistatina. Esta expresión específica de tejido sugiere que estas proteínas desempeñan funciones distintas en varias partes de la planta.
4. Respuesta al estrés: las cistatinas de las plantas suelen estar implicadas en la respuesta al estrés ambiental. Cuando las plantas se enfrentan a condiciones como la sequía, el calor u otros factores de estrés, la expresión de las cistatinas puede verse alterada como parte de la respuesta adaptativa de la planta.
5. Desarrollo de las semillas: Las cistatinas también intervienen en el desarrollo y la maduración de las semillas. Desempeñan un papel en la regulación de la actividad de las proteasas durante las etapas de desarrollo de las semillas.
6. Diversidad: El reino vegetal presenta una diversidad de cistatinas y diferentes especies de plantas pueden tener isoformas de cistatina únicas con funciones específicas. Esta diversidad refleja la adaptabilidad de estas proteínas a diversos nichos ecológicos.

Comprender las cistatinas de las plantas no solo es importante para desentrañar los mecanismos moleculares de la biología vegetal, sino también para sus posibles aplicaciones en la agricultura. Aprovechar el conocimiento de las cistatinas en las plantas podría contribuir al desarrollo de cultivos con mayor resistencia a las plagas y enfermedades. Las investigaciones en curso continúan explorando las funciones y aplicaciones de las cistatinas de las plantas en diversas especies vegetales.

Permeabilidad de la membrana

La cistatina de pollo pasó rápidamente la membrana de las células T neo MCF-10A e inhibió la catepsina B cuando fue acilada con residuos de acilo graso de 6-18 átomos de carbono. ^{[7] [ ¿relevante? ]}

Véase también

• Affimer , un tipo de proteína diseñada que se basa en el andamiaje de cistatina

Referencias

1. Salát J, Paesen GC, Rezácová P, Kotsyfakis M, Kovárová Z, Sanda M, et al. (julio de 2010). "Estructura cristalina y caracterización funcional de una cistatina salival inmunomoduladora de la garrapata blanda Ornithodoros moubata". The Biochemical Journal . 429 (1): 103–112. doi :10.1042/BJ20100280. PMC  3523712 . PMID  20545626.; renderizado con PyMOL
2. Rawlings ND, Barrett AJ (enero de 1990). "Evolución de las proteínas de la superfamilia de las cistatinas". Journal of Molecular Evolution . 30 (1): 60–71. Bibcode :1990JMolE..30...60R. doi :10.1007/BF02102453. PMID  2107324. S2CID  33504413.
3. Abrahamson M, Alvarez-Fernandez M, Nathanson CM (2003). "Cistatinas". Simposio de la Sociedad Bioquímica . 70 (70): 179–199. doi :10.1042/bss0700179. PMID  14587292.
4. Turk V, Bode W (julio de 1991). "Las cistatinas: inhibidores proteicos de las cisteína proteinasas". FEBS Letters . 285 (2): 213–219. Bibcode :1991FEBSL.285..213T. doi :10.1016/0014-5793(91)80804-C. PMID  1855589. S2CID  40444629.
5. Machleidt W, Borchart U, Fritz H, Brzin J, Ritonja A, Turk V (noviembre de 1983). "Proteínas inhibidoras de cisteína proteinasas. II. Estructura primaria de la estefina, una proteína citosólica inhibidora de cisteína proteinasas de granulocitos polimorfonucleares humanos". Zeitschrift für fisiologische Chemie de Hoppe-Seyler . 364 (11): 1481-1486. doi :10.1515/bchm2.1983.364.2.1481. PMID  6689312.
6. van Wyk SG, Du Plessis M, Cullis CA, Kunert KJ, Vorster BJ (noviembre de 2014). "Expresión y actividad de la proteasa de cisteína y cistatina durante el desarrollo y la senescencia de los nódulos de la soja". BMC Plant Biology . 14 : 294. doi : 10.1186/s12870-014-0294-3 . PMC 4243279 . PMID  25404209. 
7. Kocevar N, Obermajer N, Kreft S (septiembre de 2008). "La permeabilidad de la membrana de la cistatina acilada depende de la longitud de la cadena de acilo graso". Chemical Biology & Drug Design . 72 (3): 217–224. doi :10.1111/j.1747-0285.2008.00693.x. PMID  18702630. S2CID  24573152.

Lectura adicional

• Lee C, Bongcam-Rudloff E, Sollner C, Jahnen-Dechent W, Claesson-Welsh L (enero de 2009). "Cistatinas tipo 3; fetuinas, quininógeno y glucoproteína rica en histidina". Frontiers in Bioscience . 14 (8): 2911–2922. doi : 10.2741/3422 . PMID  19273244.
• "Cistatina: ¡una proteína que se vuelve loca!". Estructuras PDB muy interesantes; Banco de datos de proteínas en Europa . Instituto Europeo de Bioinformática (EMBL-EBI). Archivado desde el original el 28 de septiembre de 2013.

Enlaces externos

• Cistatinas en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.

Este artículo incorpora texto de dominio público de Pfam e InterPro : IPR000010