Las lipocalinas son una familia de proteínas que transportan pequeñas moléculas hidrofóbicas como esteroides , bilinas , retinoides y lípidos , y la mayoría de las lipocalinas también son capaces de unirse al hierro complejado (a través de sideróforos [2] o flavonoides [3] ), así como al hemo. . [4] Comparten regiones limitadas de homología de secuencia y una arquitectura de estructura terciaria común. [5] [6] [7] [8] [9] Este es un barril beta antiparalelo de ocho hebras con una topología repetida + 1 que encierra un sitio de unión de ligando interno. [7] [8]
Estas proteínas se encuentran en bacterias gramnegativas , células de vertebrados e invertebrados y en plantas. Las lipocalinas se han asociado con muchos procesos biológicos, entre ellos la respuesta inmune , el transporte de feromonas , la síntesis biológica de prostaglandinas , la unión de retinoides y las interacciones con células cancerosas . [10]
Función
Respuesta inmune
Las proteínas lipocalinas son actores clave importantes de la inmunidad nutricional al retener y secuestrar micronutrientes. [11] De este modo, son capaces de regular los procesos inflamatorios y de desintoxicación causados por la activación del sistema inmunológico en los mamíferos. Son conocidos alérgenos respiratorios de ratones, gatos, perros, caballos y otros animales. Ejemplos de proteínas lipocalina involucradas en las respuestas del sistema inmunológico incluyen la alfa-1-microglobulina , la alfa-1-glucoproteína ácida y C8gamma. Se dispone de información estructural de muchas proteínas lipocalinas que influyen en el sistema inmunológico, mientras que su papel exacto en los sistemas biológicos aún no está claro. Se ha demostrado que los alérgenos de lipocalina evocan una respuesta inmune desviada de Th2 , importante para la sensibilización alérgica, cuando se aplican en su forma apo (con un cáliz vacío y sin ligandos), mientras que la forma holo parece ejercer propiedades inmunosupresoras in vitro. . [12]
Transporte de feromonas
La familia de las lipocalinas se ha relacionado con el transporte de feromonas de mamíferos debido a interacciones proteína-feromonas fácilmente observables. Las lipocalinas son comparativamente de tamaño pequeño y, por tanto, menos complicadas de estudiar que las proteínas grandes y voluminosas. También pueden unirse a varios ligandos para diferentes propósitos biológicos. Se han detectado lipocalinas como proteínas transportadoras de feromonas importantes en el moco nasal de roedores. Las principales proteínas urinarias , una subfamilia de lipocalinas, se encuentran en la orina de ratones y ratas y pueden actuar como feromonas proteicas. [13]
Síntesis de prostaglandinas
Esta familia de proteínas desempeña un papel en el sistema biológico de síntesis de prostaglandinas terminales.
Unión de retinoides
El retinol (vitamina A) es un micronutriente importante que afecta la vista, la diferenciación celular , la función del sistema inmunológico, el crecimiento óseo y la supresión de tumores . La absorción y el metabolismo del retinol dependen de las lipocalinas que actúan como proteínas fijadoras. Los ésteres de retinilo (presentes en las carnes) y el betacaroteno (presente en las plantas) son las dos fuentes principales de retinoides en la dieta. Después de la ingesta, se convierten en retinol, se metabolizan sucesivamente y finalmente se unen a proteínas fijadoras de retinol (lipocalinas) en el plasma sanguíneo .
Interacciones de células cancerosas
Debido a que las lipocalinas son proteínas extracelulares , sus efectos intracelulares no son obvios y exigen más estudios. Sin embargo, los ligandos lipófilos , presentes como sustituyentes de las lipocalinas, tienen la capacidad de ingresar a la célula, donde pueden actuar como inhibidores de proteasas tumorales . Esta investigación sugiere otra posible ruta de investigación de proteínas y tumores.
Alérgenos
Algunas de las proteínas de esta familia son alérgenos. Las alergias son reacciones de hipersensibilidad del sistema inmunológico a sustancias específicas llamadas alérgenos (como polen, picaduras, medicamentos o alimentos) que, en la mayoría de las personas, no provocan síntomas. Se ha establecido un sistema de nomenclatura para los antígenos (alérgenos) que causan alergias atópicas mediadas por IgE en humanos. [14] Este sistema de nomenclatura se define mediante una designación que se compone de las tres primeras letras del género; un espacio; la primera letra del nombre de la especie; un espacio y un número arábigo. En el caso de que dos nombres de especies tengan designaciones idénticas, se diferencian entre sí agregando una o más letras (según sea necesario) a la designación de cada especie.
Los alérgenos de esta familia incluyen alérgenos con las siguientes designaciones: Bla g 4, Bos d 2, Bos d 5, Can f 1, Can f 2, Fel d 4, Equ c 1 y Equ c 2. [ cita necesaria ]
Hormona
LCN2 (Lipocalina 2) actúa como una hormona derivada del hueso que cruza la BHE y actúa sobre el núcleo paraventricular PVN del hipotálamo en el cerebro. [ cita necesaria ]
Estructura
Aunque las lipocalinas son una amplia familia de proteínas muy variadas, su estructura tridimensional es una característica unificadora. Las lipocalinas tienen un pliegue de barril β simétrico, antiparalelo y de ocho hebras, que es, en esencia, una lámina beta que se ha enrollado en forma cilíndrica. Dentro de este barril se encuentra un sitio de unión al ligando, que juega un papel importante en la clasificación de la lipocalina como proteína de transporte. Si las lipocalinas se modifican genéticamente en un intento de modificar sus propiedades de unión, se denominan anticalinas .
Miembros de la familia
Se ha propuesto el nombre "lipocalina" [5] para esta familia de proteínas, pero también se incluyen proteínas de unión a ácidos grasos citosólicos . Las secuencias de la mayoría de los miembros de la familia, las lipocalinas centrales, se caracterizan por tres tramos cortos conservados de residuos, mientras que otros, el grupo atípico de las lipocalinas, comparten sólo uno o dos de ellos. [8] [15] Las proteínas que se sabe que pertenecen a esta familia incluyen alfa-1-microglobulina (proteína HC); proteínas urinarias principales ; glicoproteína ácida alfa-1 ( orosomucoide ); [16] afrodisina; apolipoproteína D ; beta-lactoglobulina ; componente del complemento cadena gamma C8 ; [17] crustacianina ; [18] proteína de unión al ácido epidídimo-retinoico (E-RABP); [19] insectacianina; proteína fijadora de olores (OBP); alfa-2 globulina endometrial asociada al embarazo humano ( PAEP ); probasina (PB), una proteína prostática; prostaglandina D sintasa ; [20] purpurina; proteína de la glándula de von Ebner ( VEGP ); [21] y proteína secretora epididimal IV de lagarto (LESP IV). [22]
Las proteínas humanas que contienen dominio de lipocalina incluyen:
- AMBP , APOD
- C8G, CRABP1 , CRABP2
- FABP1 , FABP2 , FABP3 , FABP4 , FABP5 , FABP6 , FABP7
- LCN1 , LCN2 , LCN8, LCN9, LCN10, LCN12
- OBP2A , OBP2B
- ORM1 , ORM2
- PAEP , PERF15, PMP2 , PTGDS
- RBP1 , RBP2 , RBP4 , RBP5, RBP7
- UNQ2541
Ver también
Referencias
- ^ Campanacci V, Nurizzo D, Spinelli S, Valencia C, Tegoni M, Cambillau C (marzo de 2004). "La estructura cristalina de la lipocalina Blc de Escherichia coli sugiere un posible papel en la unión de fosfolípidos". Cartas FEBS . 562 (1–3): 183–188. doi : 10.1016/S0014-5793(04)00199-1 . PMID 15044022. S2CID 26737744.
- ^ Goetz DH, Holmes MA, Borregaard N, Bluhm ME, Raymond KN, Strong RK (noviembre de 2002). "La lipocalina NGAL de neutrófilos es un agente bacteriostático que interfiere con la adquisición de hierro mediada por sideróforos". Célula molecular . 10 (5): 1033–1043. doi : 10.1016/s1097-2765(02)00708-6 . PMID 12453412.
- ^ Roth-Walter F, Pacios LF, Bianchini R, Jensen-Jarolim E (diciembre de 2017). "Vincular la deficiencia de hierro con la alergia: papel de los alérgenos moleculares y el microbioma". Metalómica . 9 (12): 1676–1692. doi : 10.1039/c7mt00241f . PMID 29120476.
- ^ Matz JM, Drepper B, Blum TB, van Genderen E, Burrell A, Martin P, et al. (julio de 2020). "Una lipocalina media la biomineralización del hemo unidireccional en los parásitos de la malaria". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 117 (28): 16546–16556. Código Bib : 2020PNAS..11716546M. doi : 10.1073/pnas.2001153117 . PMC 7368307 . PMID 32601225.
- ^ ab Pervaiz S, Brew K (septiembre de 1987). "Homología y correlaciones estructura-función entre la glicoproteína ácida alfa 1 y la proteína fijadora de retinol sérico y sus parientes". Revista FASEB . 1 (3): 209–214. doi :10.1096/fasebj.1.3.3622999. PMID 3622999. S2CID 12416282.
- ^ Igarashi M, Nagata A, Toh H, Urade Y, Hayaishi O (junio de 1992). "Organización estructural del gen de la prostaglandina D sintasa en el cerebro de rata". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 89 (12): 5376–5380. Código bibliográfico : 1992PNAS...89.5376I. doi : 10.1073/pnas.89.12.5376 . PMC 49294 . PMID 1608945.
- ^ ab Cowan SW, recién llegado ME, Jones TA (1990). "Refinamiento cristalográfico de la proteína de unión al retinol en suero humano con una resolución de 2A". Proteínas . 8 (1): 44–61. doi : 10.1002/prot.340080108. PMID 2217163. S2CID 21613341.
- ^ abc Flower DR, North AC, Attwood TK (mayo de 1993). "Relaciones de estructura y secuencia en las lipocalinas y proteínas relacionadas". Ciencia de las proteínas . 2 (5): 753–761. doi :10.1002/pro.5560020507. PMC 2142497 . PMID 7684291.
- ^ Godovac-Zimmermann J (febrero de 1988). "El motivo estructural de la beta-lactoglobulina y la proteína fijadora de retinol: ¿un marco básico para la unión y el transporte de pequeñas moléculas hidrofóbicas?". Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 13 (2): 64–66. doi :10.1016/0968-0004(88)90031-X. PMID 3238752.
- ^ Araos P, Amador CA (2022). "Lipocalina asociada a gelatinasa de neutrófilos como inmunomodulador en la hipertensión endocrina". Frente Endocrinol (Lausana) . 13 : 1006790. doi : 10.3389/fendo.2022.1006790 . PMC 9640732 . PMID 36387895.
- ^ Roth-Walter, Franziska (2022). "Deficiencia de hierro en enfermedades atópicas: preparación inmune innata mediante alérgenos y sideróforos". Fronteras en Alergia . 3 : 859922. doi : 10.3389/falgy.2022.859922 . ISSN 2673-6101. PMC 9234869 . PMID 35769558.
- ^ Roth-Walter F, Pacios LF, Gómez-Casado C, Hofstetter G, Roth GA, Singer J, et al. (Agosto de 2014). "El principal alérgeno de la leche de vaca, Bos d 5, manipula las células T auxiliares dependiendo de su carga con hierro unido a sideróforos". MÁS UNO . 9 (8): e104803. Código Bib : 2014PLoSO...9j4803R. doi : 10.1371/journal.pone.0104803 . PMC 4130594 . PMID 25117976.
- ^ Chamero P, Marton TF, Logan DW, Flanagan K, Cruz JR, Saghatelian A, et al. (Diciembre de 2007). "Identificación de feromonas proteicas que promueven comportamientos agresivos". Naturaleza . 450 (7171): 899–902. Código Bib :2007Natur.450..899C. doi : 10.1038/naturaleza05997. PMID 18064011. S2CID 4398766.
- "Proteína de agresión encontrada en ratones". Noticias de la BBC . 5 de diciembre de 2007.
- ^ [Subcomité de Nomenclatura de Alérgenos de la OMS/IUIS King TP, Hoffmann D., Loewenstein H., Marsh DG, Platts-Mills TAE, Thomas W. Bull. Órgano Mundial de la Salud. 72:797-806(1994)]
- ^ Flower DR, North AC, Attwood TK (octubre de 1991). "La proteína oncogén de ratón 24p3 es un miembro de la familia de proteínas lipocalina". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 180 (1): 69–74. doi :10.1016/S0006-291X(05)81256-2. PMID 1834059.
- ^ Kremer JM, Wilting J, Janssen LH (marzo de 1988). "Unión del fármaco a la glicoproteína ácida alfa-1 humana en la salud y la enfermedad". Revisiones farmacológicas . 40 (1): 1–47. PMID 3064105.
- ^ Haefliger JA, Peitsch MC, Jenne DE, Tschopp J (1991). "Caracterización estructural y funcional del complemento C8 gamma, miembro de la familia de proteínas lipocalinas". Inmunología molecular . 28 (1–2): 123–131. doi :10.1016/0161-5890(91)90095-2. PMID 1707134.
- ^ Keen JN, Caceres I, Eliopoulos EE, Zagalsky PF, Findlay JB (abril de 1991). "Secuencia completa y modelo para la subunidad A2 del complejo del pigmento carotenoide, crustacianina". Revista europea de bioquímica . 197 (2): 407–417. doi :10.1111/j.1432-1033.1991.tb15925.x. PMID 2026162.
- ^ Recién llegado ME (septiembre de 1993). "Estructura de la proteína de unión al ácido retinoico del epidídimo con una resolución de 2,1 A". Estructura . 1 (1): 7–18. doi : 10.1016/0969-2126(93)90004-Z . PMID 8069623.
- ^ Peitsch MC, Boguski MS (octubre de 1991). "La primera lipocalina con actividad enzimática". Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 16 (10): 363. doi :10.1016/0968-0004(91)90149-P. PMID 1723819.
- ^
- ^ Morel L, Dufaure JP, Depeiges A (mayo de 1993). "LESP, una familia de proteínas secretoras del epidídimo de lagarto reguladas por andrógenos identificada como un nuevo miembro de la superfamilia de lipocalinas". La Revista de Química Biológica . 268 (14): 10274–10281. doi : 10.1016/S0021-9258(18)82200-1 . PMID 8486691.
Otras lecturas
- Paine K, Flower DR (octubre de 2000). "El sitio web de lipocalina". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Estructura de proteínas y enzimología molecular . 1482 (1–2): 351–352. doi :10.1016/S0167-4838(00)00166-7. PMID 11058775.
- Virtanen T, Zeiler T, Mäntyjärvi R (diciembre de 1999). "Los alérgenos animales importantes son las proteínas lipocalinas: ¿por qué son alergénicas?". Archivos Internacionales de Alergia e Inmunología . 120 (4): 247–258. doi :10.1159/000024277. PMID 10640908. S2CID 1171463.
- Bratt T (octubre de 2000). "Lipocalinas y cáncer". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Estructura de proteínas y enzimología molecular . 1482 (1–2): 318–326. doi :10.1016/S0167-4838(00)00154-0. PMID 11058772.
- Charron JB, Ouellet F, Pelletier M, Danyluk J, Chauve C, Sarhan F (diciembre de 2005). "Identificación, expresión y análisis evolutivos de lipocalinas vegetales". Fisiología de las plantas . 139 (4): 2017-2028. doi : 10.1104/pp.105.070466. PMC 1310578 . PMID 16306142.
- Novotny MV (febrero de 2003). "Feromonas, proteínas de unión y respuestas de receptores en roedores". Transacciones de la sociedad bioquímica . 31 (parte 1): 117-122. doi :10.1042/BST0310117. PMID 12546667.
enlaces externos
- Lipocalinas en la base de datos SCOP
- UMich Orientación de proteínas en familias de membranas/superfamilia-52 - Posiciones espaciales calculadas de algunas lipocalinas en membranas
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