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Dominio similar a EGF

El dominio similar a EGF es un dominio proteico conservado evolutivamente , que deriva su nombre del factor de crecimiento epidérmico donde se describió por primera vez. Comprende alrededor de 30 a 40 residuos de aminoácidos y se ha encontrado en una gran cantidad de proteínas, en su mayoría animales. [2] [3] La mayoría de las apariciones del dominio similar a EGF se encuentran en el dominio extracelular de proteínas unidas a membrana o en proteínas que se sabe que se secretan . Una excepción a esto es la prostaglandina-endoperóxido sintasa . El dominio similar a EGF incluye 6 residuos de cisteína que, en el factor de crecimiento epidérmico, se ha demostrado que forman 3 enlaces disulfuro . Las estructuras de los dominios EGF de 4-disulfuro se han resuelto a partir de las proteínas laminina e integrina . La estructura principal de los dominios similares a EGF es una lámina β de dos hebras seguida de un bucle hasta una lámina β de dos hebras C-terminal corta. Estas dos hojas β generalmente se denominan hojas mayor (N-terminal) y menor (C-terminal). [4] Los dominios similares a EGF ocurren con frecuencia en numerosas copias en tándem en proteínas: estas repeticiones generalmente se pliegan para formar un único bloque de dominio de solenoide lineal como una unidad funcional.

Subtipos

A pesar de las similitudes de los dominios similares a EGF, se han identificado distintos subtipos de dominio. [5] Los dos tipos principales propuestos de dominios similares a EGF son el dominio similar a EGF humano (hEGF) y el dominio similar a C1r del complemento (cEGF), [4] que se identificó por primera vez en la proteasa C1r del complemento humano. [5] C1r es una serina proteasa altamente específica que inicia la vía clásica de activación del complemento durante la respuesta inmune. [6] Tanto el dominio tipo hEGF como el dominio tipo cEGF contienen tres disulfuros y derivan de un ancestro común que portaba cuatro disulfuros, uno de los cuales se perdió durante la evolución. Además, los dominios similares a cEGF se pueden dividir en dos subtipos (1 y 2), mientras que todos los dominios similares a hEGF pertenecen a un subtipo. [4]

La diferenciación de los dominios similares a cEGF y hEGF y sus subtipos se basa en características estructurales y la conectividad de sus enlaces disulfuro. Los dominios similares a cEGF y hEGF tienen una forma y orientación distintas de la lámina menor y una media cistina C-terminal tiene una posición diferente. Las cisteínas perdidas del ancestro común difieren entre los dominios similares a cEGF y hEGF y, por tanto, estos tipos difieren en sus enlaces disulfuro. La diferenciación de cEGF en los subtipos 1 y 2, que probablemente ocurrió después de su división de hEGF, se basa en diferentes números de residuos entre las distintas semicistinas. Un motivo de unión a calcio ubicado en el extremo N-terminal se puede encontrar en dominios similares a hEGF y cEGF y, por lo tanto, no es adecuado para diferenciarlos. [4]

Los dominios similares a hEGF y cEGF también contienen modificaciones postraduccionales , que a menudo son inusuales y difieren entre los dominios similares a hEGF y cEGF. Estas modificaciones postraduccionales incluyen O-glicosilaciones, principalmente modificaciones de O-fucosa y β-hidroxilación de residuos de aspartato y asparagina. Las modificaciones de O-fucosa sólo se han detectado en dominios similares a hEGF y son importantes para el plegamiento adecuado del dominio similar a hEGF. La β-hidroxilación aparece en dominios similares a hEGF y cEGF, el primero está hidroxilado en un ácido aspártico mientras que el segundo está hidroxilado en un residuo de asparagina. El papel biológico de esta modificación postraduccional no está claro, [4] pero los ratones con una desactivación de la enzima aspartil-β-hidroxilación muestran defectos de desarrollo. [7]

Las proteínas que contienen dominios similares a EGF están muy extendidas y pueden ser exclusivamente similares a hEGF o cEGF, o contener una mezcla de ambos. En muchas proteínas mitogénicas y del desarrollo, como Notch y Delta, los dominios similares a EGF son sólo del tipo hEGF. Otras proteínas contienen sólo cEGF, como la trombomodulina y el receptor de LDL . En las proteínas EGF mixtas, los dominios similares a hEGF y cEGF se agrupan, siendo siempre los hEGF el N-terminal de los cEGF. Estas proteínas participan en la coagulación de la sangre o son componentes de la matriz extracelular como la fibrilina y la LTBP-1 (proteína 1 de unión beta del factor de crecimiento transformante latente). Además de los tres tipos disulfuro similares a hEGF y cEGF antes mencionados, existen proteínas que portan un dominio similar a cuatro disulfuros a EGF, como la laminina y la integrina. [4]

Los dos subtipos principales de dominio similar a EGF, hEGF y cEGF, no sólo son distintos en su estructura y conformación, sino que también tienen funciones diferentes. Esta hipótesis está respaldada por la investigación sobre LTBP-1. LTBP-1 ancla el factor de crecimiento transformante β (TGF-β) a la matriz extracelular. Los dominios similares a hEGF desempeñan un papel en la dirección del ensamblaje LTBP-1/TGF-β a la matriz extracelular. Una vez unido a la matriz extracelular, el TGF-β se disocia de las subunidades de hEGF para permitir su posterior activación. Los dominios similares a cEGF parecen desempeñar un papel inespecífico en esta activación al promover la escisión de LTBP-1 a partir de TGF-β mediante diversas proteasas. [4]

En conclusión, aunque se agrupan distintos dominios similares a EGF, los subtipos se pueden separar claramente por su secuencia, conformación y, lo más importante, su función.

Papel en el sistema inmunológico y la apoptosis.

Las selectinas , un grupo de proteínas que participan en el desplazamiento de los leucocitos hacia una fuente de inflamación, contienen un dominio similar al EGF junto con un dominio de lectina y repeticiones cortas de consenso (SCR). [8] [9] Las funciones del dominio similar a EGF varían entre los diferentes tipos de selectina. Kansas y sus colaboradores pudieron demostrar que el dominio similar a EGF no es necesario para la máxima adhesión celular en la L-selectina (expresada en linfocitos). Sin embargo, participa tanto en el reconocimiento como en la adhesión de ligandos en la selectina P (expresada en plaquetas) y también puede participar en las interacciones proteína-proteína. Se ha sugerido que las interacciones entre los dominios de lectina y los ligandos de carbohidratos podrían depender del calcio. [8]

Las células dendríticas humanas inmaduras parecen requerir interacciones con los dominios de selectinas similares a EGF durante su proceso de maduración. El bloqueo de esta interacción con anticuerpos monoclonales anti-dominio similar a EGF previene la maduración de las células dendríticas. Las células inmaduras no logran activar las células T y producen menos interleucina 12 que las células dendríticas de tipo salvaje. [10]

Phan et al. podría mostrar que la inserción artificial de un sitio de N-glicosilación en los dominios similares a EGF en las selectinas P y L aumentó las afinidades de las selectinas por sus ligandos y condujo a un rodamiento más lento. [9] Por lo tanto, los dominios similares a EGF parecen desempeñar un papel crucial en los movimientos de los leucocitos hacia estímulos inflamatorios.

El dominio similar a EGF también forma parte de las lamininas, un grupo importante de proteínas extracelulares. Los dominios similares a EGF suelen estar enmascarados en membranas intactas, pero quedan expuestos cuando la membrana se destruye, por ejemplo durante la inflamación, estimulando así el crecimiento de la membrana y restaurando las partes dañadas de la misma. [11]

Además, se ha demostrado que las repeticiones del dominio similar a EGF del dominio de estabilina-2 reconocen y se unen específicamente a células apoptóticas, probablemente reconociendo la fosfatidilserina , un marcador de células apoptóticas (“señal de cómeme”). [12] Parque y col. Además, demostró que los dominios pueden perjudicar competitivamente el reconocimiento de células apoptóticas por parte de los macrófagos.

En conclusión, el dominio similar al EGF parece desempeñar un papel vital en las respuestas inmunitarias, así como en la eliminación de células muertas del organismo.

Unión de calcio

Los dominios tipo EGF de unión a calcio (dominios tipo EGF cb) desempeñan un papel fundamental en enfermedades como el síndrome de Marfan [13] o el trastorno hemorrágico ligado al cromosoma X, la hemofilia B [14] y se encuentran entre los dominios extracelulares de unión a calcio más abundantes. dominios. [15] Es importante destacar que los dominios similares al cbEGF imparten funciones específicas a una variedad de proteínas en la cascada de coagulación sanguínea. Los ejemplos incluyen los factores de coagulación VII , IX y X , la proteína C y su cofactor, la proteína S. [15]

Los dominios similares a EGF de unión a calcio suelen estar compuestos por 45 aminoácidos, dispuestos como dos láminas beta antiparalelas. [15] Varios residuos de cisteína dentro de esta secuencia forman puentes disulfuro.

Los dominios similares a cbEGF no muestran desviaciones estructurales significativas de los dominios similares a EGF; sin embargo, como sugiere el nombre, los dominios similares a cbEGF se unen a un único ion de calcio . La afinidad de unión al calcio varía ampliamente y a menudo depende de dominios adyacentes. [15] El motivo de consenso para la unión del calcio es Asp-Leu/Ile-Asp-Gln-Cys. La coordinación del calcio se correlaciona fuertemente con una modificación postraduccional inusual de dominios similares a cbEGF: una asparagina o un aspartato se beta-hidroxila dando lugar a eritro-beta-hidroxiasparagina (Hyn) o ácido eritro-beta-hidroxiaspártico (Hya), respectivamente. Hya se puede encontrar en el módulo cbEGF N-terminal (ver más abajo) de los factores IX, X y la proteína C. La modificación Hyn parece ser más frecuente que Hya y se ha demostrado que ocurre en la fibrilina-1, una proteína de la matriz extracelular. . [16] Ambas modificaciones están catalizadas por la dioxigenasa Asp/Asn-beta-hidroxilasa, [17] y son exclusivas de los dominios EGF en eucariotas. [15]

Se han informado más modificaciones postraduccionales. La glicosilación en forma de di- o trisacáridos unidos a O puede ocurrir en un residuo de serina entre las dos primeras cisteínas de los factores de coagulación sanguínea VII y IX. [18] [19] [20] El factor VII exhibe una fucosa ligada a O en Ser60. [20]

Múltiples dominios cbEGF a menudo están conectados por uno o dos aminoácidos para formar matrices repetitivas más grandes, denominadas aquí "módulos cbEGF". En la cascada de coagulación sanguínea, los factores de coagulación VII, IX y X y la proteína C contienen un tándem de dos módulos cbEGF, mientras que la proteína S tiene cuatro. Sorprendentemente, en fibrilina-1 y fibrilina-2 se han encontrado 43 módulos cbEGF. [21] La modularidad de estas proteínas agrega complejidad a la interacción proteína-proteína pero también a la interacción módulo-módulo. En los factores VII, IX y X, los dos módulos cbEGF están precedidos por un módulo que contiene ácido gamma-carboxiglutámico (Gla) N-terminal (el módulo Gla ). [15] Los estudios in vitro sobre el tándem Gla-cbEGF aislado del factor X revelaron un valor K d de 0,1 mM para la unión de calcio [18] con concentraciones de calcio libre en plasma sanguíneo de aproximadamente 1,2 mM. Sorprendentemente, en ausencia del módulo Gla, el módulo cbEGF exhibe un valor Kd de 2,2 mM para el calcio. [17] Por lo tanto, la presencia del módulo Gla aumenta la afinidad por el calcio 20 veces. De manera similar, la actividad de los módulos Gla y serina proteasa es modificada por los módulos cbEGF. En ausencia de calcio, los módulos Gla y cbEGF son muy móviles. Sin embargo, como el módulo cbEGF se asocia con calcio, el movimiento del módulo Gla está significativamente restringido porque el módulo cbEGF ahora adopta una conformación que bloquea el módulo Gla vecino en una posición fija. [22] [23] Por lo tanto, la coordinación del calcio induce cambios conformacionales que, a su vez, podrían modular la actividad enzimática.

La alteración de la coordinación del calcio puede provocar trastornos graves. La unión defectuosa del calcio al factor IX de coagulación contribuye al desarrollo de hemofilia B. Las personas con esta enfermedad hereditaria tienden a desarrollar hemorragias, lo que puede provocar afecciones potencialmente mortales. La causa de la hemofilia B es la disminución de la actividad o la deficiencia del factor IX de coagulación sanguínea. Se cree que las mutaciones puntuales que dan lugar a una disminución de la afinidad del factor IX por el calcio están implicadas en este trastorno hemorrágico. [15] Desde un punto de vista molecular, parece que la hemofilia B puede ser el resultado de una capacidad deteriorada para localizar el módulo Gla de manera eficiente, como suele ocurrir después de la coordinación del calcio por parte del módulo cbEGF en el factor IX completamente funcional. [15] Se cree que este defecto altera la función biológica del factor IX. Un problema similar ocurre en pacientes con hemofilia B y portadores de una mutación (Glu78Lys) en el factor IX que impide la interacción de los dos módulos cbEGF entre sí. [15] Por el contrario, en individuos sanos, Glu78 en el primer módulo cbEGF entra en contacto con Arg94 en el segundo módulo cbEGF y, por lo tanto, alinea ambos módulos. [24] Por lo tanto, las interacciones dominio-dominio (parcialmente facilitadas por la coordinación del calcio) son cruciales para la actividad catalítica de las proteínas involucradas en la cascada de coagulación sanguínea.

Proteínas que contienen este dominio.

A continuación se muestra una lista de proteínas humanas que contienen el dominio similar a EGF:

Ver también

Referencias

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