Las proteínas de unión estrecha ( proteínas TJ ) son moléculas situadas en las uniones estrechas de las células epiteliales , endoteliales y mielinizadas . Este complejo de unión multiproteico tiene una función reguladora en el paso de iones, agua y solutos a través de la vía paracelular. También puede coordinar el movimiento de lípidos y proteínas entre las superficies apical y basolateral de la membrana plasmática . De este modo, la unión estrecha conduce moléculas de señalización que influyen en la diferenciación, proliferación y polaridad de las células. Por lo tanto, la unión estrecha juega un papel clave en el mantenimiento del equilibrio osmótico y el transporte transcelular de moléculas específicas de tejido. Hoy en día se conocen más de 40 proteínas diferentes que participan en estos canales TJ selectivos. [1]
La morfología de la unión estrecha está formada por hebras transmembrana en el lado interno de la membrana plasmática con surcos complementarios en el lado externo. Esta red de hebras TJ está compuesta por proteínas transmembrana , que interactúan con la actina en el citoesqueleto y con proteínas submembrana, que envían una señal a la célula. La complejidad de la estructura de la red depende del tipo de célula y se puede visualizar y analizar mediante microscopía electrónica de congelación-fractura , que muestra las hebras individuales de la unión estrecha. [2] [3]
Las proteínas TJ se pueden dividir en diferentes grupos según su función o localización en la unión estrecha. Las proteínas TJ se describen principalmente en los epitelios y endotelios, pero también en células mielinizadas. En el sistema nervioso central y periférico, las TJ se localizan entre una glía y un axón y dentro de las vainas de mielina , donde facilitan la señalización. Algunas de las proteínas TJ actúan como andamios, que conectan proteínas integrales con la actina en un citoesqueleto. Otras tienen la capacidad de reticular moléculas de unión o transportar vesículas a través de la unión estrecha. Algunas proteínas de submembrana están involucradas en la señalización celular y la expresión génica debido a su unión específica al factor de transcripción . Las proteínas de unión estrecha más importantes son la ocludina , la claudina y la familia JAM, que establecen la estructura principal de la unión estrecha y permiten el paso de células inmunes a través del tejido. [1]
Las proteínas de las células epiteliales y endoteliales son la ocludina, la claudina y la tetraspanina , cada una de las cuales tiene uno o dos tipos diferentes de conformación. Todas ellas están formadas por cuatro regiones transmembrana con dos dominios extracelulares (amino-, carboxilo-), que están orientados hacia el citoplasma . Pero la ocludina tiene una estructura con dos bucles extracelulares similares en comparación con la claudina y la tetraspanina, que tienen un bucle extracelular significativamente más largo que el otro. [1]
La ocludina (60 kDa) fue el primer componente identificado de la unión estrecha. La proteína de membrana tetraspan está establecida por dos bucles extracelulares, dos dominios extracelulares y un dominio intracelular corto . El dominio C-terminal de la ocludina está unido directamente a ZO-1 , que interactúa con los filamentos de actina en el citoesqueleto. Funciona como un transmisor desde y hacia la unión estrecha, debido a su asociación con moléculas de señalización ( PI3-quinasa , PKC , YES , fosfasas proteicas 2A , 1). [4] Esta proteína TJ también participa en una difusión selectiva de solutos a lo largo del gradiente de concentración y la transmigración de leucocitos a través del endotelio y el epitelio. Por lo tanto, el resultado de la sobreexpresión de la ocludina mutante en células epiteliales conduce a la ruptura de la función de barrera de la unión estrecha y cambios en la migración de neutrófilos . La ocludina coopera con miembros de la familia de la claudina de forma directa o indirecta y juntos forman las largas hebras de la unión estrecha. [3]
La familia de las claudinas está compuesta por 24 miembros. Algunos de ellos aún no han sido bien caracterizados, pero todos los miembros están codificados por proteínas tetraspan de 20-27 kDa con dos dominios extracelulares, un dominio intracelular corto y dos bucles extracelulares, donde el primero es notablemente más grande que el segundo. [1] El dominio C-terminal de las claudinas es necesario para su estabilidad y direccionamiento. Este dominio contiene un motivo de unión a PDZ, que facilita su unión a las proteínas de membrana PDZ, como ZO-1 , ZO-2 , ZO-3 , MUPP1. Cada claudina tiene una variación específica y una cantidad de aminoácidos cargados en el primer bucle extracelular. Por lo tanto, a través de la repolarización de aminoácidos, las claudinas podrían regular selectivamente la transferencia de moléculas. A diferencia de la ocludina, que crea agujeros paracelulares para el tráfico de iones entre células vecinas. [4] Las claudinas parecen tener una forma específica de tejido, porque algunas de ellas se expresan solo en un tipo de célula específico. La claudin 11 se expresa en oligodendrocitos y células de Sertoli o la claudin 5 se expresa en las células endoteliales vasculares . [3]
La claudina 2, 3, 4, 7, 8, 12, 15 está presente en las células epiteliales de todos los segmentos del tracto intestinal. La claudina 7 también se encuentra en las células epiteliales del pulmón y el riñón. La claudina-18 se expresa en las células epiteliales alveolares del pulmón. [5] La mayoría de los tipos de claudinas tienen más de dos isoformas , que tienen un tamaño o función distintivos. La combinación específica de estas isoformas crea cadenas de unión estrecha, mientras que la oclulina no es necesaria para ello. La ocludina desempeña un papel en la regulación selectiva al incorporarse a las cadenas basadas en claudina. La diferente proporción de especies de claudina en la célula les confiere propiedades de barrera específicas. Las claudinas también tienen una función en la señalización de la adhesión celular , por ejemplo, la Cldn 7 se une directamente a la molécula de adhesión EpCAM en la membrana celular. Y Cldn 16 está asociado con la reabsorción de cationes divalentes, porque se localiza en células epiteliales del asa ascendente gruesa de Henle . [4]
La OSP/ Claudina 11 se encuentra en la mielina de las células nerviosas y entre las células de Sertoli, por lo que forma uniones estrechas en el SNC . Esta proteína, en cooperación con el segundo asa de ocludina, mantiene la barrera hemato-testicular y la espermatogénesis . [1]
PMP22/gas-3 , llamada proteína periférica de la mielina, se encuentra en la vaina de mielina. La expresión de esta proteína está asociada a la diferenciación de las células de Schwann , al establecimiento de uniones estrechas en la membrana de las células de Schwamm o a la formación compacta de la mielina. También está presente en las células epiteliales de los pulmones y del intestino, donde interacciona con la ocludina y la ZO-1, que juntas forman las uniones estrechas en los epitelios. PMP22/gas-3 pertenece a la familia de proteínas de la membrana epitelial ( EMP1-3 ), que conducen el crecimiento y la diferenciación de las células. [1]
OAP-1/TSPAN-3 coopera con la integrina β1 y OSP/Claudin11 dentro de las vainas de mielina de los oligodendrocitos, lo que afecta la proliferación y la migración. [1]
Las moléculas de adhesión de unión se dividen en subgrupos según su composición y motivo de unión.
Las proteínas transmembrana glicosiladas JAM se clasifican en la superfamilia de las inmunoglobulinas, que están formadas por dos dominios extracelulares similares a Ig: la región transmembrana y el dominio citoplasmático C-terminal. Los miembros de esta familia JAM podrían expresar dos motivos de unión distintivos. El primer subgrupo compuesto por JAM-A, JAM-B , JAM-C tiene un motivo de unión al dominio PDZ tipo II en sus extremos C, que interactúa con el dominio PDZ de ZO-1, AF-6, PAR-3 y MUPP1. [3] [4] Las proteínas JAM no son parte de las cadenas de unión estrecha, pero participan en una señalización que conduce a una adhesión de monocitos y neutrófilos y su transmigración a través del epitelio. Las JAM en las células epiteliales pueden agregarse con cadenas de unión estrecha, que están hechas de polímeros de claudina y ocludina. JAM-A mantiene las propiedades de barrera en el endotelio y el epitelio, así como JAM-B y -C en las células de Sertoli y las espermátidas . [1]
El segundo subgrupo de proteínas CAR , ESAM, CLMP y JAM4 contiene un motivo de unión al dominio PDZ tipo I en sus extremos C.
CAR ( receptor de coxsackie y adenovirus ) también pertenece a la superfamilia de inmunoglobulinas , al igual que las proteínas JAM. CAR se expresa en los epitelios de la tráquea , bronquios , riñones, hígado e intestino, donde contribuye positivamente a la función de barrera de la unión estrecha. Esta proteína media la migración de neutrófilos, los contactos celulares y la agregación. Es necesaria para el desarrollo del corazón embrionario, especialmente para la organización de las miofibrillas en los cardiomiocitos . CAR está asociado con las proteínas de andamiaje PDZ MAGI-1b , PICK, PSD-95, MUPP1 y LNX. [6]
ESAM (molécula de adhesión selectiva de células endoteliales) es una proteína transmembrana de inmunoglobulina que influye en las propiedades de las uniones estrechas endoteliales. ESAM está presente en las células endoteliales y plaquetas , pero no en el epitelio y los leucocitos . Allí, se une directamente a las moléculas MAGI-1 a través de la ligadura del dominio C-terminal y el dominio PDZ. Esta cooperación proporciona la formación de un gran complejo molecular en las uniones estrechas del endotelio. [7]
JAM4 es un componente de la superfamilia de inmunoglobulinas JAM pero expresa un motivo de unión al dominio PDZ de clase I (no expresa uno de clase II como los miembros JAM-A, -B, -C). JAM4 se encuentra en los glomérulos renales y en el epitelio intestinal, donde coopera con MAGI-1, ZO-1, ocludina y regula eficazmente la permeabilidad de estas células. JAM4 tiene una actividad de adhesión celular, que es realizada por MAGI-1. [8]
La proteína 0 es una proteína de mielina importante del sistema nervioso periférico, que se integra con PMP22 . Juntas forman y compactan las vainas de mielina de las células nerviosas. [1]
Las proteínas de la placa son moléculas necesarias para la coordinación de las señales procedentes de la membrana plasmática. En los últimos años existen alrededor de 30 proteínas diferentes asociadas a las propiedades citoplasmáticas de la unión estrecha.
Un grupo de estas proteínas interviene en la organización de las proteínas transmembrana y en la interacción con los filamentos de actina . Este grupo que contiene PDZ está compuesto por ZO-1 , ZO-2 , ZO-3, AF-6, MAGI , MUPP1, PAR, PATJ, y el dominio PDZ les confiere una función de andamiaje. Los dominios PDZ son importantes para la agrupación y el anclaje de las proteínas transmembrana. Con el primer grupo interactúa una proteína de placa sin dominio PDZ , llamada cingulina , que desempeña un papel clave en la adhesión celular.
El segundo grupo de proteínas de la plaga se utilizan para el tráfico vesicular , la regulación de barreras y la transcripción génica , debido a que algunas de ellas son factores de transcripción o proteínas con funciones nucleares. Los miembros de este segundo grupo son ZONAB, Ral-A, Raf-1 , PKC , symplekin , cingulina y algunas más. Se caracterizan por carecer del dominio PDZ. [1]