Las beta defensinas son una familia de defensinas de vertebrados . Las beta defensinas son péptidos antimicrobianos implicados en la resistencia de las superficies epiteliales a la colonización microbiana.
Las defensinas son péptidos microbicidas catiónicos de 2 a 6 kDa, activos contra muchas bacterias Gram negativas y Gram positivas, hongos y virus envueltos, [1] que contienen tres pares de enlaces disulfuro intramoleculares. Según su tamaño y patrón de enlaces disulfuro, las defensinas de los mamíferos se clasifican en categorías alfa , beta y theta . Todas las especies de mamíferos exploradas hasta ahora tienen beta-defensinas. En las vacas, existen hasta 13 beta-defensinas en los neutrófilos. Sin embargo, en otras especies, las beta-defensinas son producidas con mayor frecuencia por las células epiteliales que recubren varios órganos (p. ej., la epidermis, el árbol bronquial y el tracto genitourinario).
Las beta-defensinas humanas, de conejo y de cobaya, así como la beta-defensina-2 humana (hBD2), inducen la activación y desgranulación de los mastocitos, lo que da como resultado la liberación de histamina y prostaglandina D2. [2]
Las β-defensinas codifican genes que afectan la función del sistema inmunológico innato . [3] Estos genes son responsables de la producción de péptidos antimicrobianos que se encuentran en los glóbulos blancos, como los macrófagos , los granulocitos y las células NK ; las β-defensinas también se encuentran en las células epiteliales . [4] Los polimorfismos de un solo nucleótido ( SNP ) se encuentran en genes que codifican β-defensinas. [5] La presencia de SNP es menor en las regiones codificantes en comparación con las regiones no codificantes. [5] La aparición de SNPs en la región codificante afectará muy probablemente a la resistencia frente a infecciones mediante cambios en las secuencias de proteínas que darán lugar a diferentes funciones biológicas. [5]
Receptores como los receptores tipo peaje (TLR) y los receptores tipo nod (NLR) activarán el sistema inmunológico mediante la unión de ligandos como los lipopolisacáridos y el peptidoglicano . [6] Los receptores tipo Toll se expresan en las células epiteliales intestinales [7] o en las células presentadoras de antígenos (APC), como las células dendríticas , los linfocitos B y los macrófagos . [6] Cuando los receptores se activan, se producirá una reacción en cascada y se liberarán sustancias como citoquinas y péptidos antimicrobianos [8] . [6]
Las β-defensinas son catiónicas y, por tanto, pueden interactuar con la membrana de los microbios invasores, que son negativas debido a los lipopolisacáridos (LPS) y al ácido lipoteicoico (LTA) que se encuentran en la membrana celular . [1] Los péptidos tienen mayor afinidad por el sitio de unión en comparación con los iones Ca2+ y Mg2+. [5] Por lo tanto, los péptidos intercambiarán su lugar con esos iones, afectando así la estabilidad de la membrana. [5] Los péptidos tienen un tamaño mayor en comparación con los iones, lo que provoca cambios en la estructura de la membrana. [5] Debido a los cambios en el potencial eléctrico , los péptidos atravesarán la membrana y, por lo tanto, se agregarán en dímeros . [9] El complejo de poros se creará como resultado de la ruptura de los enlaces de hidrógeno entre los aminoácidos en el extremo terminal de las hebras que conectan los monómeros de defensinas. [9] La formación de complejos de poros provocará la despolarización de la membrana y la lisis celular . [5]
Las defensinas no solo tienen la capacidad de fortalecer el sistema inmunológico innato , sino que también pueden mejorar el sistema inmunológico adaptativo mediante la quimiotaxis de monocitos , linfocitos T , células dendríticas y mastocitos en el sitio de la infección. [5] Las defensinas también mejorarán la capacidad de fagocitosis de los macrófagos . [5]
Las β-defensinas se clasifican en tres clases y las β-defensinas aviares constituyen una de las clases. [3] Esta división se basa en la clasificación de Zhang y tanto la longitud, la homología de los péptidos y la estructura genética son factores que afectan la clasificación. [9]
Las β-defensinas aviares se separan en aves heterófilas y no heterófilas. Los heterófilos aviares se pueden dividir en dos subclases, dependiendo del número de residuos homólogos presentes en el genoma . [9]
Las aves heterófilas carecen de mecanismos oxidativos protectores, como el superóxido y la mieloperoxidasa , lo que hace que los mecanismos no oxidativos, como los lisosomas y los péptidos catiónicos, sean aún más importantes. [9]
Los genes de las β-defensinas se encuentran en todos los vertebrados, incluidos mamíferos, reptiles, aves y peces. [10] El hecho de que las defensinas alfa y theta estén ausentes en los vertebrados más antiguos, como aves y peces, indica que las defensinas deben haber evolucionado a partir del mismo gen ancestral que codifica las β-defensinas. [11] De hecho, estas defensinas de esta superfamilia están relacionadas con las "grandes defensinas" que se encuentran en animales invertebrados, lo que indica orígenes incluso más antiguos. [10]
En 2001, se pensó que las β-defensinas eran similares a la defensina ancestral a partir de una comparación de secuencias de β-defensinas, α-defensinas y defensinas de insectos . [12] Análisis estructurales posteriores han sugerido que las β-defensinas, α-defensinas, θ-defensinas y las grandes defensinas comparten un origen evolutivo, pero están separadas de las defensinas que se encuentran en insectos, hongos y plantas. [13]
Además de otras defensinas antimicrobianas, existen proteínas similares a las defensinas relacionadas que han desarrollado otras funciones. Entre ellas se incluyen las toxinas que se encuentran en las serpientes (p. ej., crotamina ), los lagartos barbudos y los ornitorrincos. [14]
La primera beta-defensina descubierta fue el péptido antimicrobiano traqueal, que se encontró en las vías respiratorias bovinas en 1991. [15] La primera beta-defensina humana, HBD1, se descubrió en 1995, [2] seguida por la HBD2 en 1997. [16]
DEFB1 ; DEFB103A ; DEFB105A ; DEFB105B; DEFB106 ; DEFB108B; DEFB109; DEFB110; DEFB111; DEFB114; DEFB130; DEFB136; DEFB4 ; SPAG11A;