Los podosomas son estructuras cónicas ricas en actina que se encuentran en la superficie exterior de la membrana plasmática de las células animales . [1] Su tamaño varía de aproximadamente 0,5 μm a 2,0 μm de diámetro. Si bien generalmente están situadas en la periferia de la membrana celular, estas estructuras únicas muestran un patrón de distribución polarizado en las células migratorias, ubicándose en el borde frontal entre el lamelipodio y el lamelum . [2] Su propósito principal está relacionado con la motilidad y la invasión celular; por lo tanto, sirven como sitios de unión y degradación a lo largo de la matriz extracelular . Muchas células especializadas diferentes exhiben estas estructuras dinámicas, como las células cancerosas invasivas , los osteoclastos , las células del músculo liso vascular , las células endoteliales y ciertas células inmunes como los macrófagos y las células dendríticas . [3]
Un podosoma consta de un núcleo rico en actina rodeado de proteínas de adhesión y andamiaje. Los filamentos de actina dentro de estas estructuras están altamente regulados por muchos nucleadores de actina, activadores de polimerización, proteínas de unión y entrecruzamiento de actina, quinasas , pequeñas GTPasas y proteínas de andamio; por lo tanto, el recambio total de actina se produce en cuestión de segundos. [4] Para distinguir los podosomas de otros tipos de adherencias celulares, la proteína Tks5 y WASP ( proteína del síndrome de Wiskott-Aldrich ) se utilizan como marcadores junto con actina , cortactina y el complejo Arp2/3 para localizar y aislar estas protuberancias porque Tks5 y WASP son exclusivo del podosoma en comparación con otras estructuras celulares basadas en actina. [5] [ verificación fallida ]
En su estructura exterior, los podosomas demuestran dos características distintas: un núcleo de actina y un complejo de anillos. Dentro del núcleo se encuentran los coordinadores de la nucleación de actina . En concreto, el complejo Arp2/3 y WASP cuando están cerca de la membrana plasmática o cortactina cuando están más lejos comprenden este grupo de proteínas. Del núcleo denso de actina emanan radialmente filamentos de actina que llegan hasta la membrana plasmática y entre los podosomas vecinos. [6]
En el complejo del anillo, las integrinas y las proteínas asociadas a integrinas sirven para conectar el citoesqueleto con las integrinas de la superficie celular formando la protuberancia hacia afuera. [7] La investigación inicial sugirió que la superestructura de los podosomas era cilíndrica, pero nuevos avances en las técnicas de bioimagen han alterado esa percepción y muestran que el complejo del anillo muestra una forma poligonal . Estos hallazgos fueron posibles gracias a la aplicación de análisis bayesianos de parpadeo y blanqueo a los datos obtenidos de la microscopía de campo amplio estándar utilizando células que expresaban proteínas marcadas con fluorescencia específicas del complejo del anillo del podosoma. [8]
Normalmente, el tamaño del podosoma se sitúa entre 0,5 um y 2,0 um de diámetro y profundidad. La vida útil de la estructura es de solo unos minutos, mucho más corta que la observada en invadopodia . [9] [10]
Se cree que los podosomas están íntimamente conectados con la motilidad celular dentro de los microambientes tisulares mediante la coordinación de la degradación de la matriz extracelular con el movimiento celular. La migración de células es esencial para el correcto desarrollo embrionario y, en la madurez, para la cicatrización de heridas y la respuesta inflamatoria . [11] Ejemplos de estos comportamientos de células móviles incluyen: migración transendotelial de células dendríticas, migración de células endoteliales aórticas para la remodelación de los vasos arteriales e infiltración tisular por macrófagos. Las aberraciones en la migración celular subyacen a patologías que involucran el desarrollo, la vasculatura y la inmunidad. En consecuencia, los podosomas están presentes en tipos de células asociadas con la remodelación de tejidos y el sistema inmunológico. [12] [13]
Los pacientes que padecen el síndrome de Wiskott-Aldrich demuestran, a través de sus células inmunitarias, una evidencia continua del papel que cumplen los podosomas en la motilidad celular. Estos pacientes no poseen WASP completamente formado que, según estudios previos, se ha demostrado que se localiza en los podosomas y es parte integral de su formación. [14] Las células dendríticas y los macrófagos del sistema inmunológico de estos pacientes no manifiestan formaciones de podosomas y demuestran defectos en el movimiento celular dentro de los microambientes tisulares. [15] Algunos investigadores sospechan que los podosomas pueden estar implicados en la migración de las células de la cresta neural. Se sabe que los pacientes que presentan el síndrome de Frank-ter Haar presentan mutaciones en la proteína Tks4 específica del podosoma y demuestran defectos en la migración de las células de la cresta neural . [dieciséis]
Además de las funcionalidades conocidas de los podosomas, la investigación sugiere que estas estructuras dinámicas también exhiben atributos mecanosensoriales. [17] La formación inicial de podosomas parece estar influenciada por la estructura y composición del sustrato subyacente, incluida la presencia y distribución de ligandos específicos . [18] Varios receptores de integrina monitorean las propiedades mecánicas del microambiente celular y pueden influir e iniciar la formación de un podosoma. Una vez completamente formado, la integridad del sustrato de la matriz dicta la vida útil del podosoma con una mayor rigidez que conduce a una mayor resistencia y un espaciamiento más estrecho entre los sitios del podosoma. [19]
Algunos estudios indican también un papel putativo de los podosomas incluso en la regulación de la función de las células madre de la médula ósea. Se ha demostrado que los podosomas están ampliamente presentes in vitro en células progenitoras mesodérmicas (MPC), células capaces de diferenciarse en células estromales mesenquimales . Se ha propuesto que los podosomas son importantes en la movilización de MPC en caso de necesidad fisiológica. [20]
Los osteoclastos son células óseas grandes y multinucleadas que conducen el proceso de resorción ósea . En este proceso de remodelación, los podosomas juegan un papel integral. [21] Durante la maduración de los precursores de osteoclastos, grupos de podosomas forman estructuras anulares de orden superior que finalmente se fusionan en una banda alrededor de la periferia celular. La disposición resultante de los podosomas está altamente interconectada a través de una red densa y radial de filamentos de actina que se extienden entre los podosomas vecinos y sobre ellos. [22]
La acumulación de actina F , vinculina , paxilina y actina α dentro de los podosomas de la banda coalescente indica el desarrollo de un osteoclasto completamente maduro. [23] Al inicio de la resorción ósea, la banda de podosomas se desmonta dejando una malla compuesta principalmente de actina F que funciona como la "zona de sellado". Esta zona de sellado se convierte en el sitio de unión de los osteoclastos a la matriz ósea. [24] La inhibición de la resorción ósea mediante la intervención farmacológica da como resultado la falta de la banda del podosoma durante la diferenciación temprana de los osteoclastos y, en última instancia, la ausencia de una zona de sellado. [25]
A principios de la década de 1980, se transformaron fibroblastos de embriones de pollo utilizando el virus del sarcoma de Rous (RSV) que contenía el oncogén v-src. Esta transformación provocó la relocalización de vinculina y α-actina en el citoesqueleto a partir de adherencias focales que forman grupos circulares. Más tarde, en 1985, se demostró, utilizando las mismas células, que estos grupos de proteínas estaban localizados en protuberancias en la membrana plasmática ventral y eran sitios de adhesión al sustrato; por lo tanto, estas estructuras se denominaron podosomas, lo que indica su carácter similar a un pie en las células. En 1989, se demostró que estos podosomas desempeñaban un papel en la degradación de la matriz. Para reflejar esta naturaleza destructiva recién descubierta, se le dio el nombre de invadopodia a estas estructuras dinámicas. [26]
Debido a que ambos términos invadopodia y podosomas se usaron inicialmente para hacer referencia a estructuras idénticas en líneas celulares idénticas, existe confusión sobre la nomenclatura. Normalmente, cuando estas estructuras se encuentran en células normales, se denominan podosomas y, cuando se encuentran en células cancerosas, invadopodios .
