El costámero es un componente estructural y funcional de las células musculares estriadas [1] que conecta el sarcómero del músculo a la membrana celular (es decir, el sarcolema). [2]
Los costameros son conjuntos de proteínas subsarcolemales alineados circunferencialmente en registro con el disco Z de las miofibrillas periféricas . [3] [4] [5] Acoplan físicamente los sarcómeros generadores de fuerza con el sarcolema en las células musculares estriadas 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 proteico asociado a la distrofina , también conocido como complejo de glucoproteína asociada a la distrofina (DGC o DAGC), [2] contiene varias proteínas de membrana integrales y periféricas como distroglicanos y sarcoglicanos , que se cree que son responsables de unir el sistema citoesquelético interno de miofibras individuales a proteínas estructurales dentro de la matriz extracelular (como colágeno y laminina ). Por lo tanto, es una de las características del sarcolema 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 de este están involucradas en la señalización.
Los costameros son redes altamente complejas de proteínas y glicoproteínas, [8] y pueden considerarse como compuestos 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 los costameros a los complejos del disco Z. [9] Replanteado, la filamina C une físicamente los dos complejos que constituyen el costamero a los sarcómeros al interactuar con los sarcoglicanos en el DGC y las integrinas del complejo integrina-vinculina-talina. [9]
El DGC consiste en proteínas periféricas e integrales que atraviesan físicamente el sarcolema y conectan la matriz extracelular al citoesqueleto basado en F-actina. [9] Las proteínas centrales del 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 al costámero en su totalidad a través de los componentes de la integrina, que son proteínas transmembrana que interactúan directamente con la filamina C del disco Z. [9]
Los costameros tienen varias funciones principales. [8] [9] [10] Primero, mantienen el sarcolema en línea 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] Solo el 20-30% de la fuerza total generada por la contracción del sarcómero se transmite longitudinalmente, lo que sugiere que la mayoría de la fuerza generada por los sarcómeros se transduce en la dirección lateral, perpendicular a las fibras miofibrilares en contracción. [9] La mayor parte de la fuerza generada por los sarcómeros en lo profundo de la fibra muscular se transmite perpendicularmente a las miofibrillas adyacentes hasta que alcanza las miofibrillas periféricas. En ese punto, el complejo costamérico canaliza la fuerza a través del sarcolema hasta la matriz extracelular. La transmisión lateral de fuerza por los costameros ayuda a mantener longitudes uniformes de sarcómeros en células musculares adyacentes que están bajo el control de diferentes unidades motoras y por lo tanto no están sincronizadas en sus contracciones activas; reformulado, si una fibra muscular se está contrayendo activamente y una adyacente no, la transmisión de fuerza lateral ayuda a que esta segunda fibra también se acorte. [8] Los costameros también transmiten fuerzas en la dirección opuesta, transmitiendo las fuerzas de estrés mecánico externo desde el sarcolema al disco Z. [9] Los costameros también están involucrados en la protección del sarcolema relativamente débil y lábil de los estreses mecánicos 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 el estrés en la bicapa durante la contracción y el estiramiento. [8] Finalmente, los costameros también están involucrados en la orquestación de la señalización mecánicamente relacionada. [9]
La disfunción de las proteínas implicadas en los costameros contribuye a algunas enfermedades musculares, incluidas las distrofias musculares y las miocardiopatías. [8] [10]
Los costámeros son estructuras dinámicas. [8] Varios estudios han sugerido que los costámeros responden a estímulos mecánicos, eléctricos y químicos. [8] Por ejemplo, la tensión mecánica es fundamental para regular la expresión, la estabilidad y la organización de las proteínas costaméricas, y los costámeros deficientes en distrofina pueden detectar un mayor estrés mecánico e intentar compensarlo con el reclutamiento de filamentos. [8]