stringtranslate.com

Elastina

Fibras elásticas gruesas que consisten en haces de elastina en el pulmón humano

La elastina es una proteína codificada por el gen ELN en los seres humanos. La elastina es un componente clave en la matriz extracelular de los gnatóstomos (vertebrados con mandíbula). [5] Es muy elástica y está presente en el tejido conectivo del cuerpo para recuperar su forma después de estirarse o contraerse. [6] La elastina ayuda a que la piel vuelva a su posición original después de pincharla o pellizcarla. La elastina también se encuentra en importantes tejidos de soporte de carga de los vertebrados y se utiliza en lugares donde se requiere el almacenamiento de energía mecánica. [7]

Función

El gen ELN codifica una proteína que es uno de los dos componentes de las fibras elásticas . La proteína codificada es rica en aminoácidos hidrofóbicos como la glicina y la prolina , que forman regiones hidrofóbicas móviles unidas por enlaces cruzados entre residuos de lisina . Se han encontrado múltiples variantes de transcripción que codifican diferentes isoformas para este gen. [8] El precursor soluble de la elastina es la tropoelastina. [9] La caracterización del desorden es consistente con un mecanismo impulsado por la entropía de retroceso elástico. Se concluye que el desorden conformacional es una característica constitutiva de la estructura y función de la elastina. [10]

Importancia clínica

Las deleciones y mutaciones en este gen están asociadas con la estenosis aórtica supravalvular (SVAS) y la cutis laxa autosómica dominante . [8] Otros defectos asociados en la elastina incluyen el síndrome de Marfan , el enfisema causado por deficiencia de α 1 -antitripsina , la aterosclerosis , el síndrome de Buschke-Ollendorff , el síndrome de Menkes , el pseudoxantoma elástico y el síndrome de Williams . [11]

Elastosis

La elastosis es la acumulación de elastina en los tejidos y es una forma de enfermedad degenerativa . Existen múltiples causas, pero la más común es la elastosis actínica de la piel, también conocida como elastosis solar , que es causada por la exposición prolongada y excesiva al sol, un proceso conocido como fotoenvejecimiento . Las causas poco comunes de elastosis cutánea incluyen la elastosis perforante serpiginosa , la elastosis calcificada perforante y la elastosis focal lineal . [12]

Composición

Elastina estirada aislada de la aorta bovina

En el cuerpo, la elastina suele estar asociada a otras proteínas en los tejidos conectivos. La fibra elástica del cuerpo es una mezcla de elastina amorfa y fibrilina fibrosa . Ambos componentes están compuestos principalmente de aminoácidos más pequeños como la glicina , la valina , la alanina y la prolina . [11] [14] La elastina total varía entre el 58 y el 75 % del peso de la arteria seca desgrasada en las arterias caninas normales. [15] La comparación entre los tejidos frescos y digeridos muestra que, con una tensión del 35 %, un mínimo del 48 % de la carga arterial es transportada por la elastina, y un mínimo del 43 % del cambio en la rigidez del tejido arterial se debe al cambio en la rigidez de la elastina. [16]

Distribución de tejidos

La elastina cumple una función importante en las arterias como medio de propagación de ondas de presión para ayudar al flujo sanguíneo y es particularmente abundante en los vasos sanguíneos elásticos grandes como la aorta . La elastina también es muy importante en los pulmones , los ligamentos elásticos , el cartílago elástico , la piel y la vejiga . Está presente en los vertebrados con mandíbulas . [17]

Características

La elastina es una proteína de muy larga duración, con una vida media de más de 78 años en los seres humanos. [18]

Investigación clínica

Se ha estudiado la viabilidad de utilizar tropoelastina humana recombinante para permitir la producción de fibras de elastina para mejorar la flexibilidad de la piel en heridas y cicatrices. [19] [20] Después de inyecciones subcutáneas de tropoelastina humana recombinante en heridas recientes, se encontró que no hubo mejora en la cicatrización o la flexibilidad de la cicatrización final. [19] [20]

Biosíntesis

Precursores de la tropoelastina

La elastina se obtiene uniendo muchas moléculas pequeñas de tropoelastina precursora soluble (50-70 kDa ) para formar el complejo final, masivo, insoluble y duradero. Las moléculas de tropoelastina no unidas normalmente no están disponibles en la célula, ya que se entrecruzan en fibras de elastina inmediatamente después de su síntesis por la célula y se exportan a la matriz extracelular . [21]

Cada tropoelastina consta de una cadena de 36 dominios pequeños , cada uno de los cuales pesa alrededor de 2 kDa en una conformación de bobina aleatoria . La proteína consta de dominios hidrófobos e hidrófilos alternados , que están codificados por exones separados , de modo que la estructura del dominio de la tropoelastina refleja la organización del exón del gen. Los dominios hidrófilos contienen motivos Lys-Ala (KA) y Lys-Pro (KP) que están involucrados en la reticulación durante la formación de la elastina madura. En los dominios KA, los residuos de lisina se presentan como pares o tripletes separados por dos o tres residuos de alanina (por ejemplo, AAAKAAKAA), mientras que en los dominios KP los residuos de lisina están separados principalmente por residuos de prolina (por ejemplo, KPLKP).

Agregación

La tropoelastina se agrega a temperatura fisiológica debido a interacciones entre dominios hidrofóbicos en un proceso llamado coacervación . Este proceso es reversible y está controlado termodinámicamente y no requiere la escisión de la proteína . El coacervado se vuelve insoluble mediante reticulación irreversible .

Reticulación

Para formar fibras de elastina maduras, las moléculas de tropoelastina se reticulan a través de sus residuos de lisina con moléculas de reticulación de desmosina e isodesmosina . La enzima que realiza la reticulación es la lisil oxidasa , mediante una reacción de síntesis de piridina de Chichibabin in vivo . [22]

Biología molecular

Estructura del dominio de la tropoelastina humana

En los mamíferos, el genoma sólo contiene un gen para la tropoelastina, llamado ELN . El gen ELN humano es un segmento de 45 kb en el cromosoma 7 , y tiene 34 exones interrumpidos por casi 700 intrones, siendo el primer exón un péptido señal que asigna su localización extracelular. La gran cantidad de intrones sugiere que la recombinación genética puede contribuir a la inestabilidad del gen, lo que conduce a enfermedades como el SVAS . La expresión del ARNm de la tropoelastina está altamente regulada bajo al menos ocho sitios de inicio de la transcripción diferentes .

Las variantes de elastina específicas de cada tejido se producen mediante el empalme alternativo del gen de la tropoelastina. Existen al menos 11 isoformas conocidas de la tropoelastina humana. Estas isoformas están sujetas a regulación del desarrollo, sin embargo, existen diferencias mínimas entre los tejidos en la misma etapa de desarrollo. [11]

Véase también

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000049540 – Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000029675 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia PubMed de ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU . .
  5. ^ Mithieux SM, Weiss AS (2005). "Elastina". Avances en química de proteínas . 70 : 437–461. doi :10.1016/S0065-3233(05)70013-9. ISBN 9780120342709. Número de identificación personal  15837523.
  6. ^ Vindin H, Mithieux SM, Weiss AS (noviembre de 2019). "Arquitectura de la elastina". Matrix Biology . 84 : 4–16. doi :10.1016/j.matbio.2019.07.005. PMID  31301399. S2CID  196458819.
  7. ^ Curran ME, Atkinson DL, Ewart AK, Morris CA, Leppert MF, Keating MT (abril de 1993). "El gen de la elastina se ve alterado por una translocación asociada con la estenosis aórtica supravalvular". Cell . 73 (1): 159–168. doi :10.1016/0092-8674(93)90168-P. PMID  8096434. S2CID  8274849.
  8. ^ ab "Entrez Gene: elastina".
  9. ^ "Elastina (ELN)". Archivado desde el original el 13 de marzo de 2017. Consultado el 31 de octubre de 2011 .
  10. ^ Muiznieks LD, Weiss AS, Keeley FW (abril de 2010). "Desorden estructural y dinámica de la elastina". Bioquímica y biología celular . 88 (2): 239–250. doi :10.1139/o09-161. PMID  20453927.
  11. ^ abc Vrhovski B, Weiss AS (noviembre de 1998). "Bioquímica de la tropoelastina". Revista Europea de Bioquímica . 258 (1): 1–18. doi : 10.1046/j.1432-1327.1998.2580001.x . PMID  9851686.
  12. ^ Wright B. "Elastosis". DermNet NZ .
  13. ^ abc Hosen MJ, Lamoen A, De Paepe A, Vanakker OM (2012). "Histopatología del pseudoxantoma elástico y trastornos relacionados: características histológicas y pistas diagnósticas". Scientifica . 2012 : 598262. doi : 10.6064/2012/598262 . PMC 3820553 . PMID  24278718. 
    -Licencia Creative Commons Attribution 3.0 Unported
  14. ^ Kielty CM, Sherratt MJ, Shuttleworth CA (julio de 2002). "Fibras elásticas". Journal of Cell Science . 115 (Pt 14): 2817–2828. doi : 10.1242/jcs.115.14.2817 . PMID  12082143.
  15. ^ Fischer GM, Llaurado JG (agosto de 1966). "Contenido de colágeno y elastina en arterias caninas seleccionadas de lechos vasculares funcionalmente diferentes". Circulation Research . 19 (2): 394–399. doi : 10.1161/01.res.19.2.394 . PMID  5914851.
  16. ^ Lammers SR, Kao PH, Qi HJ, Hunter K, Lanning C, Albietz J, et al. (octubre de 2008). "Cambios en la relación estructura-función de la elastina y su impacto en la mecánica arterial pulmonar proximal de terneros hipertensos". American Journal of Physiology. Fisiología cardíaca y circulatoria . 295 (4): H1451–H1459. doi :10.1152/ajpheart.00127.2008. PMC 2593497. PMID  18660454 . 
  17. ^ Sage EH, Gray WR (1977). "Evolución de la estructura de la elastina". Elastina y tejido elástico . Avances en medicina experimental y biología. Vol. 79. págs. 291–312. doi :10.1007/978-1-4684-9093-0_27. ISBN 978-1-4684-9095-4. Número PMID  868643.
  18. ^ Toyama BH, Hetzer MW (enero de 2013). "Homeostasis de proteínas: vivir mucho tiempo, no prosperar". Nature Reviews. Molecular Cell Biology . 14 (1): 55–61. doi :10.1038/nrm3496. PMC 3570024 . PMID  23258296. 
  19. ^ ab Souto EB, Ribeiro AF, Ferreira MI, Teixeira MC, Shimojo AA, Soriano JL, et al. (enero de 2020). "Nuevas nanotecnologías para el tratamiento y reparación de infecciones por quemaduras en la piel". Revista Internacional de Ciencias Moleculares . 21 (2): 393. doi : 10.3390/ijms21020393 . PMC 7013843 . PMID  31936277. 
  20. ^ ab Xie H, Lucchesi L, Zheng B, Ladich E, Pineda T, Merten R, et al. (1 de septiembre de 2017). "El tratamiento de quemaduras y heridas quirúrgicas con tropoelastina humana recombinante produce nuevas fibras de elastina en las cicatrices". Journal of Burn Care & Research . 38 (5): e859–e867. doi :10.1097/BCR.0000000000000507. PMID  28221299. S2CID  39251937.
  21. ^ Valenzuela CD, Wagner WL, Bennett RD, Ysasi AB, Belle JM, Molter K, et al. (septiembre de 2017). "Ensamblaje extracelular del elemento de la línea de cable de elastina en el pulmón en desarrollo". Anatomical Record . 300 (9): 1670–1679. doi :10.1002/ar.23603. PMC 6315300 . PMID  28380679. 
  22. ^ Umeda H, Takeuchi M, Suyama K (abril de 2001). "Dos nuevos enlaces cruzados de elastina con esqueleto de piridina. Implicación del amoníaco en el entrecruzamiento de elastina in vivo". The Journal of Biological Chemistry . 276 (16): 12579–12587. doi : 10.1074/jbc.M009744200 . PMID  11278561.

Lectura adicional

Enlaces externos

Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que se encuentra en el dominio público .