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vinculina

La vinculina es una proteína globular de aproximadamente 115 x 85 x 65 angstroms de dimensión lineal.

En las células de mamíferos, la vinculina es una proteína del citoesqueleto de membrana en placas de adhesión focal que participa en la unión de las moléculas de adhesión de integrinas al citoesqueleto de actina . La vinculina es una proteína citoesquelética asociada con las uniones célula-célula y célula-matriz, donde se cree que funciona como una de varias proteínas interactivas involucradas en el anclaje de la actina F a la membrana.

Descubierto de forma independiente por Benny Geiger [5] y Keith Burridge , [6] su secuencia es entre un 20% y un 30% similar a la α- catenina , que cumple una función similar.

Al unirse alternativamente a talina o α-actinina, la forma de la vinculina y, como consecuencia, sus propiedades de unión cambian. El gen vinculina se presenta como una copia única y lo que parece no ser un pariente cercano para asumir funciones en su ausencia. Su variante de empalme, metavinculina (ver más abajo) también necesita vinculina para heterodimerizarse y funcionar de manera dependiente.

Estructura

La vinculina es una proteína citoesquelética de 117 kDa con 1066 aminoácidos . La proteína contiene un dominio N-terminal ácido y un dominio C-terminal básico separados por un segmento medio rico en prolina . La vinculina consta de un dominio de cabeza globular que contiene sitios de unión para talina y α-actinina, así como un sitio de fosforilación de tirosina, mientras que la región de la cola contiene sitios de unión para actina F , paxilina y lípidos . [7]

Esencialmente, hay una cabeza N-terminal de 835 aminoácidos, que se divide en cuatro dominios. Este está vinculado a la cola C-terminal con una región enlazadora.

El reciente descubrimiento de la estructura 3D arroja luz sobre cómo esta proteína adapta su forma para realizar una variedad de funciones. Por ejemplo, la vinculina es capaz de controlar la motilidad de la célula simplemente alterando su forma de activa a inactiva. Cuando está en su estado "inactivo", la conformación de la vinculina se caracteriza por la interacción entre sus dominios de cabeza y cola. Y, cuando se transforma a la forma "activa", como cuando el talin desencadena la unión, se corta la interacción intramolecular entre la cola y la cabeza. En otras palabras, cuando los sitios de unión de talina (VBS) de las hélices α se unen a una estructura de haz helicoidal en el dominio de la cabeza de vinculina, se inicia la "conversión de haz helicoidal", lo que conduce a la reorganización de las hélices α (α1-α- 4), lo que da como resultado una estructura de haz de cinco hélices completamente nueva. Esta función también se extiende a las células cancerosas, regulando su movimiento y la proliferación del cáncer a otras partes del cuerpo.

Mecanismo y función

La propagación y el movimiento celular se producen mediante el proceso de unión de los receptores de integrinas de la superficie celular a las moléculas de adhesión de la matriz extracelular . La vinculina se asocia con adherencias focales y uniones adherentes, que son complejos que nuclean filamentos de actina y entrecruzadores entre el medio externo, la membrana plasmática y el citoesqueleto de actina . [8] El complejo en las adherencias focales consta de varias proteínas como vinculina, α-actinina, paxilina y talina, en la cara intracelular de la membrana plasmática.

En términos más específicos, el extremo amino de la vinculina se une a la talina, que, a su vez, se une a las integrinas β, y el extremo carboxi se une a la actina, los fosfolípidos y los homodímeros formadores de paxilina. La unión de vinculina a talina y actina está regulada por polifosfoinosítidos e inhibida por fosfolípidos ácidos. Luego, el complejo sirve para anclar los filamentos de actina a la membrana y, por lo tanto, ayuda a reforzar la fuerza sobre el talin dentro de las adherencias focales. [9]

La pérdida de vinculina afecta una variedad de funciones celulares; interrumpe la formación del complejo y previene la adhesión y propagación celular. La ausencia de la proteína demuestra una disminución en la diseminación de las células, acompañada de una reducción de la formación de fibras de estrés, la formación de menos adherencias focales y la inhibición de la extensión de los lamellipodios . [7] Se descubrió que las células con deficiencia de vinculina tienen conos de crecimiento que avanzan más lentamente, así como filopodios y lamellipodios que eran menos estables que los de tipo salvaje. Con base en la investigación, se ha postulado que la falta de vinculina puede disminuir la adhesión celular al inhibir el ensamblaje de la adhesión focal y prevenir la polimerización de actina. Por otro lado, la sobreexpresión de vinculina puede restaurar la adhesión y la propagación al promover el reclutamiento de proteínas citoesqueléticas al complejo de adhesión focal en el sitio de unión de las integrinas. [9] La capacidad de la vinculina para interactuar con las integrinas del citoesqueleto en la adhesión focal parece ser crítica para el control de la mecánica del citoesqueleto, la diseminación celular y la formación de lamellipodios. Por tanto, la vinculina parece desempeñar un papel clave en el control de la forma basándose en su capacidad para modular la estructura y función de la adhesión focal.

Activación

La vinculina está presente en equilibrio entre un estado activo e inactivo. [10] El estado activo se activa al vincularse con su socio designado. Estos cambios ocurren cuando la vinculina interactúa con los puntos de adhesión focales a los que se une. Cuando la vinculina reside en su forma inactiva, la proteína se mantiene adherida al citoplasma a diferencia de los puntos de adhesión focales unidos desde el estado activo. Se cree que la molécula talina es el principal iniciador de la activación de vinculina debido a su presencia en complejos focales. El modelo combinatorio de vinculina establece que la α-actinina o la talina pueden activar la vinculina sola o con la ayuda de PIP2 o actina . Esta activación tiene lugar mediante la separación de la conexión cabeza-cola dentro de la vinculina inactiva. [10]

Sitio de unión

Los sitios de unión de vinculina se encuentran predominantemente en talina y moléculas similares a talina, lo que permite la unión de vinculina a talina y estabiliza las uniones célula-matriz mediadas por integrinas. Talin, a su vez, une las integrinas al citoesqueleto de actina . "La secuencia consenso para los sitios de unión de vinculina es LxxAAxxVAxxVxxLIxxA, con una predicción de estructura secundaria de cuatro hélices anfipáticas ". Los residuos hidrófobos que definen la VBS están en sí mismos "enmascarados" y enterrados en el núcleo de una serie de haces helicoidales que forman la varilla de talin. [11]

Variantes de empalme

Los músculos lisos y esqueléticos (y probablemente en menor medida el músculo cardíaco ) en su estado bien diferenciado (contráctil) coexpresan (junto con la vinculina) una variante de empalme que lleva un exón adicional en la región codificante 3', codificando así un Metavinculina isoforma más larga (meta VCL) de peso molecular de ~150 KD, una proteína cuya existencia se conoce desde la década de 1980. [12] La traducción del exón adicional provoca un inserto rico en 68 a 79 aminoácidos entre las hélices I y II dentro del dominio de cola C-terminal. Las mutaciones dentro de la región de inserción se correlacionan con la miocardiopatía dilatada idiopática hereditaria . [13]

La longitud del inserto en metavinculina es de 68 AA en mamíferos y 79 en ranas. [14] Se compararon secuencias de metavinculina de cerdo, hombre, pollo y rana, y se encontró que el inserto era bipartito: la primera parte era variable y la segunda estaba altamente conservada. Ambas isoformas de vinculina se localizan en estructuras adhesivas musculares, como placas densas en músculos lisos , discos intercalados en cardiomiocitos y costameras en músculos esqueléticos . [15] El dominio de la cola de metavinculina tiene una menor afinidad por la cabeza en comparación con la cola de vinculina. En el caso de la metavinculina, el despliegue del bucle de horquilla hidrofóbico C-terminal del dominio de la cola se ve afectado por las cargas negativas del inserto de 68 aminoácidos, por lo que se requiere una isoforma regular de vinculina activada por fosfolípidos para activar completamente la molécula de metavinculina.

Interacciones

Se ha demostrado que la vinculina interactúa con:

En los casos de sobrecrecimiento bacteriano del intestino delgado que se presentan como síntomas del SII , se ha identificado que los anticuerpos anti-CdtB afectan la función de la vinculina, que es necesaria para la motilidad intestinal. [22]

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl lanzamiento 89: ENSG00000035403 - Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl lanzamiento 89: ENSMUSG00000021823 - Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia humana de PubMed:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia de PubMed del ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  5. ^ Geiger B (septiembre de 1979). "Una proteína de 130K de molleja de pollo: su localización en los extremos de haces de microfilamentos en células de pollo cultivadas". Celúla . 18 (1): 193–205. doi :10.1016/0092-8674(79)90368-4. PMID  574428. S2CID  33153559.
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Otras lecturas

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