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Claudín

Las claudinas son una familia de proteínas que, junto con la ocludina , son los componentes más importantes de las uniones estrechas ( zonulae occludentes ). [1] [2] Las uniones estrechas establecen la barrera paracelular que controla el flujo de moléculas en el espacio intercelular entre las células de un epitelio . [1] [3] [4] Tienen cuatro dominios transmembrana, con el extremo N-terminal y el extremo C-terminal en el citoplasma.

Estructura

Las claudinas son proteínas transmembrana pequeñas (20–24/27 kilodalton (kDa)) [5] que se encuentran en muchos organismos , desde los nematodos hasta los seres humanos . Todas tienen una estructura muy similar. Las claudinas atraviesan la membrana celular 4 veces, con el extremo N-terminal y el extremo C-terminal ubicados ambos en el citoplasma , y ​​dos bucles extracelulares que muestran el mayor grado de conservación.

Las claudinas tienen interacciones cis y trans entre las membranas celulares. [6] Las interacciones cis son cuando las claudinas en la misma membrana interactúan, una forma de hacerlo es mediante el dominio transmembrana que tiene interacciones moleculares. [7] La ​​interacción trans es cuando las claudinas de células vecinas interactúan a través de sus bucles extracelulares. [8] Las interacciones cis también se conocen como interacciones lado a lado y las interacciones trans también se conocen como interacciones cabeza a cabeza. [9]

En general, la unión estrecha se caracteriza por su impermeabilidad. Sin embargo, dependiendo del tipo de claudina y sus interacciones, existe una permeabilidad selectiva. Esto incluye la selectividad de carga y la selectividad de tamaño. [7]

N-terminal

El extremo N-terminal suele ser muy corto (1-10 aminoácidos) [10] [8] Se encuentra en el citoplasma donde se cree que ayuda a contribuir a la señalización celular, la organización del citoesqueleto y otras posibles funciones. [11]

C-terminal

La C-terminal tiene una cadena más larga y se encuentra en el citoplasma. Varía en longitud de 21 a 63 y es necesaria para la localización de estas proteínas en las uniones estrechas. [10] Se cree que puede desempeñar un papel en la señalización celular. [11] Todas las claudinas humanas (con excepción de la claudina 12) tienen dominios que les permiten unirse a los dominios PDZ de las proteínas de andamiaje .

Dominio transmembrana

El dominio transmembrana son los aminoácidos que atraviesan la membrana celular. El dominio transmembrana es importante para la interacción cis de las claudinas.

Primer bucle extracelular

El primer bucle extracelular tiene un rango de 42-56 aminoácidos y es más largo que el segundo bucle extracelular. Se sospecha que las cisteínas que se encuentran en el primer bucle extracelular forman enlaces disulfuro . Este bucle tiene aminoácidos cargados que pueden ser el predictor de la selectividad de carga de las uniones estrechas. El primer bucle extracelular desempeña un papel en la transinteracción de las claudinas de las células adyacentes. [7]

Segundo bucle extracelular

El segundo bucle extracelular es más corto que el primero. En esta corta cadena de aminoácidos hay tres residuos hidrófobos. Se sospecha que estos tres residuos contribuyen a la transinteracción de proteínas entre células adyacentes. [7]

Historia

Las claudinas fueron nombradas por primera vez en 1998 por los investigadores japoneses Mikio Furuse y Shoichiro Tsukita de la Universidad de Kioto . [12] El nombre claudina proviene de la palabra latina claudere ("cerrar"), lo que sugiere el papel de barrera de estas proteínas.

Estudios

Una revisión reciente analiza la evidencia sobre la estructura y función de las proteínas de la familia claudina utilizando un enfoque de sistemas para comprender la evidencia generada por las técnicas de proteómica . [13]

Se sintetizó una claudina quimérica para ayudar a mejorar la comprensión tanto de la estructura como de la función de la unión estrecha. [14]

El modelado computacional es otra técnica que se utiliza para ayudar a mejorar la investigación sobre la estructura y las funciones de las claudinas. [9]

Genes

En el genoma humano se encuentran 23 genes para las proteínas claudinas [14] y hay 27 dominios transmembrana en los mamíferos. [8] [11] La conservación no se observa a nivel genético . A pesar de que el nivel genético no se conserva en las claudinas, su conservación estructural es muy similar.

Véase también

Imágenes adicionales

Referencias

  1. ^ ab Hou J, Konrad M (1 de enero de 2010). "Capítulo 7 - Claudinas y manejo renal del magnesio". En Yu AS (ed.). Temas actuales en membranas . Vol. 65. Academic Press. págs. 151–176. doi :10.1016/s1063-5823(10)65007-7. ISBN 9780123810397.
  2. ^ Furuse M (1 de enero de 2010). "Capítulo 1 - Introducción: claudinas, uniones estrechas y la barrera paracelular". En Yu AS (ed.). Temas actuales en membranas . Vol. 65. Academic Press. págs. 1–19. doi :10.1016/s1063-5823(10)65001-6. ISBN 9780123810397.
  3. ^ Szaszi K, Amoozadeh Y (1 de enero de 2014). "Capítulo seis: nuevos conocimientos sobre las funciones, la regulación y los papeles patológicos de las uniones estrechas en el epitelio tubular renal". En Jeon KW (ed.). Revista internacional de biología celular y molecular . Vol. 308. Academic Press. págs. 205–271. doi :10.1016/b978-0-12-800097-7.00006-3. ISBN . 9780128000977. Número de identificación personal  24411173.
  4. ^ Otani T, Nguyen TP, Tokuda S, Sugihara K, Sugawara T, Furuse K, et al. (octubre de 2019). "Las claudinas y JAM-A regulan de forma coordinada la formación de uniones estrechas y la polaridad epitelial". The Journal of Cell Biology . 218 (10): 3372–3396. doi :10.1083/jcb.201812157. PMC 6781433 . PMID  31467165. 
  5. ^ Greene C, Campbell M, Janigro D (1 de enero de 2019). "Capítulo 1: Fundamentos de la anatomía de la barrera cerebral y funciones globales". En Lonser RR, Sarntinoranont M, Bankiewicz K (eds.). Administración de fármacos en el sistema nervioso . Academic Press. págs. 3–20. doi :10.1016/b978-0-12-813997-4.00001-3. ISBN 978-0-12-813997-4.S2CID 198273920  .
  6. ^ Haseloff RF, Piontek J, Blasig IE (1 de enero de 2010). "Capítulo 5: La investigación de las interacciones cis y trans entre claudinas". En Yu AS (ed.). Temas actuales en membranas . Vol. 65. Academic Press. págs. 97–112. doi :10.1016/s1063-5823(10)65005-3. ISBN . 9780123810397.
  7. ^ abcd Günzel D, Yu AS (abril de 2013). "Claudinas y modulación de la permeabilidad de las uniones estrechas". Physiological Reviews . 93 (2): 525–569. doi :10.1152/physrev.00019.2012. PMC 3768107 . PMID  23589827. 
  8. ^ abc "Estructuras cristalinas de las claudinas: perspectivas sobre sus interacciones intermoleculares" . Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . 1205. Septiembre de 2010. doi :10.1111/nyas.2010.1205.issue-s1. ISSN  0077-8923.
  9. ^ ab Fuladi S, Jannat RW, Shen L, Weber CR, Khalili-Araghi F (enero de 2020). "Modelado computacional de la estructura y función de la claudina". Revista internacional de ciencias moleculares . 21 (3): 742. doi : 10.3390/ijms21030742 . PMC 7037046 . PMID  31979311. 
  10. ^ ab Rüffer C, Gerke V (mayo de 2004). "La cola citoplasmática C-terminal de las claudinas 1 y 5, pero no su motivo de unión a PDZ, es necesaria para la localización apical en las uniones estrechas epiteliales y endoteliales". Revista Europea de Biología Celular . 83 (4): 135–144. doi :10.1078/0171-9335-00366. PMID  15260435.
  11. ^ abc Tsukita S, Tanaka H, ​​Tamura A (febrero de 2019). "Las Claudinas: de uniones estrechas a sistemas biológicos". Tendencias en ciencias bioquímicas . 44 (2): 141–152. doi : 10.1016/j.tibs.2018.09.008 . PMID  30665499. S2CID  58640701.
  12. ^ Furuse M, Fujita K, Hiiragi T, Fujimoto K, Tsukita S (junio de 1998). "Claudin-1 y -2: nuevas proteínas integrales de membrana que se localizan en uniones estrechas sin similitud de secuencia con la ocludina". The Journal of Cell Biology . 141 (7): 1539–1550. doi :10.1083/jcb.141.7.1539. PMC 2132999 . PMID  9647647. 
  13. ^ Liu F, Koval M, Ranganathan S, Fanayan S, Hancock WS, Lundberg EK, et al. (febrero de 2016). "Visión de la proteómica de sistemas de la familia de proteínas endógenas humanas Claudina". Journal of Proteome Research . 15 (2): 339–359. doi :10.1021/acs.jproteome.5b00769. PMC 4777318 . PMID  26680015. 
  14. ^ ab Taylor A, Warner M, Mendoza C, Memmott C, LeCheminant T, Bailey S, et al. (mayo de 2021). "Claudinas quiméricas: una nueva herramienta para estudiar la estructura y la función de las uniones estrechas". Revista internacional de ciencias moleculares . 22 (9): 4947. doi : 10.3390/ijms22094947 . PMC 8124314 . PMID  34066630. 
  15. ^ Hou J (1 de enero de 2019). "Capítulo 7: Canal paracelular en el sistema orgánico". En Hou J (ed.). El canal paracelular . Academic Press. págs. 93–141. doi :10.1016/b978-0-12-814635-4.00007-3. ISBN 978-0-12-814635-4.S2CID 90477792  .
  16. ^ Hou J (1 de enero de 2019). "Capítulo 8: Canal paracelular en enfermedades humanas". En Hou J (ed.). El canal paracelular . Academic Press. págs. 143–173. doi :10.1016/b978-0-12-814635-4.00008-5. ISBN 978-0-12-814635-4.S2CID 90122806  .