La ocludina es una proteína transmembrana que regula la permeabilidad de las barreras epiteliales y endoteliales. Se identificó por primera vez en las células epiteliales como una proteína de membrana plasmática integral de 65 kDa localizada en las uniones estrechas . [5] Junto con las claudinas y la zonula occludens-1 (ZO-1), la ocludina se ha considerado un elemento básico de las uniones estrechas , y aunque se demostró que regula la formación, el mantenimiento y la función de las uniones estrechas, su mecanismo de acción preciso siguió siendo esquivo y la mayoría de sus acciones se atribuyeron inicialmente a cambios conformacionales después de la fosforilación selectiva, [6] y su dimerización sensible a la oxidación-reducción. [7] [8] Sin embargo, cada vez hay más pruebas que demuestran que la ocludina no solo está presente en las células epiteliales/endoteliales, sino que también se expresa en grandes cantidades en células que no tienen uniones estrechas pero que tienen un metabolismo muy activo: pericitos, [9] neuronas y astrocitos, [10] oligodendrocitos, [11] células dendríticas, [12] monocitos/macrófagos , [13] linfocitos, [14] y miocardio. [15] Un trabajo reciente, que utiliza modelos moleculares, respaldado por experimentos bioquímicos y de células vivas en células humanas, demostró que la ocludina es una NADH oxidasa que influye en aspectos críticos del metabolismo celular como la captación de glucosa, la producción de ATP y la expresión genética. [16] Además, la manipulación del contenido de ocludina en células humanas es capaz de influir en la expresión de transportadores de glucosa, [16] y la activación de factores de transcripción como NFkB y desacetilasas de histonas como las sirtuinas, que demostraron ser capaces de disminuir las tasas de replicación del VIH en macrófagos humanos infectados en condiciones de laboratorio. [9]
Ubicación del gen
En los seres humanos, está codificado por el gen OCLN [17] [18], ubicado en el brazo largo (q) del cromosoma 5, en la posición q13.1. El gen canónico tiene una longitud de 65.813 pares de bases y abarca los pares de bases 69.492.292 a 69.558.104. [19] Su producto tiene una longitud de 522 aminoácidos.
Estructura de la proteína
La estructura de la ocludina se puede dividir en 9 dominios . Estos dominios se dividen en dos grupos. 5 de los dominios se encuentran en el interior y el exterior de la célula. Estos 5 dominios están separados por los 4 dominios transmembrana de la proteína. Los nueve dominios son los siguientes:
Dominio N-terminal (66 aa)
dominio transmembrana 1 (23 aa)
bucle extracelular 1 (46 aa)
dominio transmembrana 2 (25 aa)
bucle intracelular (10 aa)
dominio transmembrana 3 (25 aa)
dominio extracelular 2 (48 aa)
dominio transmembrana 4 (22 aa)
Dominio C-terminal (257 aa)
Se ha demostrado experimentalmente que el dominio C-terminal es necesario para el correcto ensamblaje de la función de barrera de la unión estrecha. [20] El C-terminal también interactúa con varias proteínas citoplasmáticas de la placa de unión e interactúa con moléculas de señalización responsables de la supervivencia celular. [21] El N-terminal de la ocludina se ha relacionado experimentalmente con la participación en el sellado/propiedades de barrera de la unión estrecha. [21] Se cree que los bucles extracelulares están involucrados en la regulación de la permeabilidad paracelular y se ha demostrado que el segundo extracelular está involucrado en la localización de la ocludina en la unión estrecha. [21]
Función
La ocludina es una proteína importante en la función de las uniones estrechas. Los estudios han demostrado que, en lugar de ser importante en el ensamblaje de las uniones estrechas, la ocludina es importante en la estabilidad de las uniones estrechas y la función de barrera. De hecho, las células MDCK que carecen de ocludina y su homólogo tricelulina muestran una red de cadenas de unión estrecha menos compleja y una función de barrera deteriorada. [22] Además, los estudios en los que se privó a los ratones de la expresión de ocludina mostraron estabilidad morfológica en varios tejidos epiteliales, pero también encontraron inflamación crónica e hiperplasia en el epitelio gástrico, calcificación en el cerebro, atrofia testicular, pérdida de gránulos citoplasmáticos en las células del conducto estrecho de la glándula salival y adelgazamiento del hueso compacto. La respuesta fenotípica de estos ratones a la falta de ocludina sugiere que la función de la ocludina es más compleja de lo que se pensaba y requiere más trabajo. [23]
Papel en el cáncer
La ocludina desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de las propiedades de barrera de una unión estrecha. Por lo tanto, la mutación o ausencia de ocludina aumenta la permeabilidad epitelial, que es una barrera importante para prevenir la metástasis del cáncer. Se ha demostrado que la pérdida de ocludina o la expresión anormal de ocludina causa una mayor invasión, una menor adhesión y una reducción significativa de la función de la unión estrecha en los tejidos del cáncer de mama. Además, los pacientes con enfermedad metastásica mostraron niveles significativamente más bajos de ocludina, lo que sugiere que la pérdida de ocludina y, por lo tanto, la pérdida de la integridad de la unión estrecha es importante en el desarrollo metastásico del cáncer de mama. [24]
La ocludina también desempeña un papel importante en la apoptosis. El extremo C de la ocludina es importante para recibir y transmitir señales de supervivencia celular. En las células estándar, la pérdida o alteración de la ocludina y otras proteínas de unión estrecha conduce al inicio de la apoptosis a través de vías extrínsecas. [25] Estudios que involucran altos niveles de expresión de ocludina en células cancerosas han demostrado que la ocludina mitiga varias propiedades importantes de proliferación del cáncer. La presencia de ocludina disminuyó la invasividad y la motilidad celular, mejoró la sensibilidad celular a los factores apoptogénicos y redujo la tumorigénesis y la metástasis de las células cancerosas. Específicamente, la ocludina tiene un fuerte efecto inhibidor sobre la tumorigénesis inducida por Raf1. Aún así, el mecanismo exacto por el cual la ocludina previene la progresión del cáncer no se conoce, pero se ha demostrado que la progresión del cáncer está relacionada con la pérdida de ocludina o el silenciamiento del gen OCLN. [26]
Vinculación de enfermedades
La alteración de la regulación de la ocludina es un aspecto importante de varias enfermedades. Las estrategias para prevenir y/o revertir la regulación negativa de la ocludina pueden ser un objetivo terapéutico importante. Se cree que la mutación de la ocludina es una causa de la calcificación en banda con giro simple y polimicrogiria (BLC-PMG). La BLC-PMG es un trastorno neurológico autosómico recesivo.
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Entrada de GeneTests/NCBI/NIH/UW sobre calcificación en forma de banda con giro simplificado y polimicrogiria