El factor de reticulación de microtúbulos-actina 1, isoformas 1/2/3/5 es una proteína que en los humanos está codificada por el gen MACF1 . [5] [6]
MACF1 codifica una proteína grande que contiene numerosos dominios de repetición ricos en espectrina y leucina (LRR). MACF1 es miembro de una familia de proteínas que forman puentes entre diferentes elementos del citoesqueleto . Esta proteína facilita las interacciones entre actina y microtúbulos en la periferia celular y acopla la red de microtúbulos a las uniones celulares . [7]
MACF1 pertenece a un subconjunto de +TIP o proteínas que se unen a los extremos de microtúbulos en crecimiento llamados espectraplaquinas. [8] Las espectraplaquinas tienen característicamente dominios distintivos de unión a microtúbulos y actina , que permiten a MACF1 unirse a ambos elementos del citoesqueleto. [9] MACF1 tiene muchos nombres y también se le llama ACF7 o factor de reticulación de actina 7, MACF, macrofina, trabeculina α y ABP620. [10] Se han descrito variantes de transcripción empalmadas alternativamente que codifican isoformas distintas de MACF1. [7] MACF1 también es una proteína importante para la migración celular en procesos como la cicatrización de heridas. [11]
MACF1 es una proteína enorme de 5380 residuos de aminoácidos. El segmento N-terminal tiene un dominio de unión a actina y el segmento C-terminal tiene un sitio de unión +TIP así como dominios de interacción con microtúbulos. Esto permite que MACF1 enlace cruzado tanto con actina como con microtúbulos. [9] La región C-terminal contiene tanto un dominio relacionado con Gas2 como un dominio de repetición GSR, que están involucrados en la interacción con microtúbulos. Se cree que el extremo C de MACF1 se asocia a la red de microtúbulos a través de las colas C-terminales ácidas de las subunidades de tubulina . [12] Sin embargo, MACF1 no siempre se asocia directamente con el microtúbulo, y también se une a través de muchas proteínas que se localizan en el extremo positivo del microtúbulo. Dichas proteínas incluyen EB1, CLASP1 y CLASP2 , cuyas interacciones con MACF1 se determinaron a través de un ensayo de co-inmunoprecipitación . [13] La cola C-terminal de MACF1 no solo se une a los microtúbulos, sino que también tiene sitios de fosforilación clave. Cuando estos sitios son fosforilados por su regulador GSK3β , se altera la capacidad de MACF1 de unirse a los microtúbulos. [12] MACF1 también tiene un dominio ATPasa regulado por actina , que tiene aproximadamente 3000 residuos de aminoácidos de largo en la región C-terminal y es responsable de la dinámica del citoesqueleto. [13]
MACF1 es importante para el desarrollo embrionario . En ratones, para el día embrionario 7.5 (E7.5), MACF1 se expresa en el pliegue de la cabeza y la línea primitiva , y para E8.5 la proteína se expresa en los tejidos neuronales y el intestino anterior . Se ha demostrado que MACF1 está presente en la vía de señalización de Wnt . Cuando la señalización de Wnt no está presente, MACF1 se asocia con un complejo que contiene axina , β-catenina , GSK3β y APC . Sin embargo, tras la señalización de Wnt, MACF1 participa en una traducción y unión del complejo de axina a LTP6 en la membrana celular . Además, MACF1 es necesario para que suficiente β-catenina viaje al núcleo, donde posteriormente se produce la activación transcripcional dependiente de TCF/β-catenina de un gen T que codifica la proteína brachyury . Brachyury es un factor de transcripción esencial necesario para la formación del mesodermo. Sin MACF1, no se transcribe suficiente braquiuria y, por lo tanto, no se forma el mesodermo . De hecho, los ratones knock out para MACF1, que carecen de la proteína, muestran un claro retraso en el desarrollo en E7.5 y finalmente mueren en la gastrulación debido a defectos en la formación de la línea primitiva, el nódulo y el mesodermo. [14]
Los ratones con knock-outs condicionales de MACF1 en células madre del folículo piloso tienen defectos en la migración celular. Las adherencias focales en células que carecen de MACF1 se asocian con cables de F-actina, lo que hace que la migración celular se detenga. Las células de tipo salvaje con MACF1 presente tienen una dinámica citoesquelética coordinada, que permite una migración celular adecuada. [13] MACF1 juega un papel importante en la organización de los microtúbulos, y sin MACF1, los microtúbulos en las células migratorias son curvados y rizados, en lugar de rectos y radiales. [9] Cuando se lesionan, los knock-outs condicionales para MACF1 tienen un retraso de alrededor del 40% en la migración durante 4 a 6 días después de la lesión en comparación con los controles de tipo salvaje, lo que demuestra que MACF1 juega un papel importante en la migración celular. Hay sugerencias que implican que MACF1 puede jugar un papel en la polarización de Golgi. [12]
El principal regulador conocido de MACF1 es GSK3β , que cuando no está inhibido fosforila a MACF1 entre sus muchos otros sustratos y desacopla a MACF1 de los microtúbulos. La fosforilación de MACF1 ocurre en el dominio GSR, que está involucrado en la unión a los microtúbulos, y tiene un 32% de los residuos de aminoácidos que son serinas o treoninas. MACF1 tiene 6 serinas, que son posibles sitios de fosforilación de GSK3β. La actividad de GSK3β es alta en células no estimuladas, pero durante la migración celular su actividad se amortigua a lo largo del borde delantero de la célula. [12]
In vivo, la actividad de GSK3β es inhibida por la señalización de Wnt , pero in vitro es inhibida típicamente por cdc42 . La señalización extracelular de Wnt actúa sobre el receptor Frizzled en la membrana celular, que luego, a través de una cascada de señalización, inhibe GSK3β. La inhibición de GSK3β crea un gradiente en el borde delantero, lo que permite que MACF1 permanezca activo y sin fosforilar, de modo que pueda formar las conexiones necesarias entre los microtúbulos y la actina para que pueda ocurrir la migración. Se encontró en células madre del folículo piloso que el MACF1 refractario a la fosforilación rescata la arquitectura de los microtúbulos de un knock out de MACF1, mientras que el MACF1 constitutivo de la fosforilación es incapaz de rescatar el fenotipo. Sin embargo, ni el MACF1 refractario a la fosforilación ni el MACF1 constitutivo de la fosforilación son capaces de rescatar el movimiento celular polarizado. Esto implica que la dinámica de fosforregulación permitida en el MACF1 de tipo salvaje es necesaria para que tenga lugar el movimiento celular polarizado. [12]
En las células de carcinoma de mama, la adición de heregulina β activa ErbB2 , un receptor de tirosina, que hace que los microtúbulos formen muchas protuberancias celulares para provocar la motilidad celular. ErbB2 controla el crecimiento y la estabilización de los microtúbulos en la corteza celular a través de una vía específica. Cuando GSK3β está activo, APC y CLASP2 son inactivados secuencialmente por la quinasa , lo que da una condición en la que la formación de microtúbulos no se ve favorecida en la parte frontal de la célula. Para que se produzca la migración celular, se necesita un mecanismo para disminuir la actividad de GSK3β para promover el crecimiento de los microtúbulos. En primer lugar, ErbB2 recluta a Memo (mediador de la motilidad impulsada por ErbB2) a la membrana plasmática, que luego promueve la fosforilación de GSK3β en la serina 9. Esto disminuye la cantidad de actividad de GSK3β y permite la localización de APC y CLASP2 en la membrana celular, que son microtúbulos +TIP. Aunque CLASP2 está presente en la membrana celular, parece tener un mecanismo separado e independiente para el crecimiento de microtúbulos que APC. Cuando ErbB2 inactiva GSK3β, APC se localiza en la membrana y luego puede reclutar MACF1 a la membrana también. El reclutamiento de MACF1 mediado por APC a la membrana es necesario y suficiente para la captura y estabilización de microtúbulos en la corteza celular durante la motilidad de las células de carcinoma de mama. [15]