Los receptores Eph ( Ephs , después de receptores hepatocelulares humanos productores de eritropoyetina ) son un grupo de receptores que se activan en respuesta a la unión con proteínas que interactúan con el receptor Eph (Ephrins) . Los Ephs forman la subfamilia más grande conocida de receptores tirosina quinasas (RTK). Tanto los receptores Eph como sus correspondientes ligandos de efrina son proteínas unidas a membrana que requieren interacciones directas entre células para la activación del receptor Eph. La señalización de ef/efrina ha estado implicada en la regulación de una serie de procesos críticos para el desarrollo embrionario , incluida la guía de los axones , [1] la formación de límites tisulares, [2] la migración celular y la segmentación . [3] Además, se ha identificado que la señalización de Eph/efrina desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de varios procesos durante la edad adulta, incluida la potenciación a largo plazo , [4] angiogénesis , [5] y diferenciación de células madre y cáncer . [6]
Los Eph se pueden dividir en dos subclases, EphA y EphB (codificados por los loci genéticos denominados EPHA y EPHB respectivamente), según la similitud de secuencia y su afinidad de unión por los ligandos de efrina-A unidos a glicosilfosfatidilinositol o por la efrina-A unida transmembrana. Ligandos B. [7] De los 16 receptores Eph (ver arriba) que se han identificado en animales, se sabe que los humanos expresan nueve EphA (EphA1-8 y EphA10) y cinco EphB (EphB1-4 y EphB6). [8] En general, las Efrinas de una subclase particular se unen preferentemente a todas las Efrinas de la subclase correspondiente, pero tienen poca o ninguna unión cruzada con las Efrinas de la subclase opuesta. [9] Recientemente se ha propuesto que la especificidad intrasubclase de la unión de Eph/efrina podría atribuirse parcialmente a los diferentes mecanismos de unión utilizados por las EphA y las EphB. Sin embargo, existen excepciones a la especificidad de unión intrasubclase observada en Ephs, ya que recientemente se ha demostrado que la efrina-B3 puede unirse y activar EphA4 y que la efrina-A5 puede unirse y activar EphB2 . [10] La interacción EphA/efrinaA generalmente ocurre con mayor afinidad que las interacciones EphB/efrina-B, lo que puede atribuirse en parte al hecho de que la efrina-As se une a través de un mecanismo de "llave y cerradura" que requiere poco cambio conformacional de las EphA. a diferencia de los EphB, que utilizan un mecanismo de "ajuste inducido" que requiere una mayor cantidad de energía para alterar la conformación de los EphB y unirse a la efrina-B. [11]
Se han identificado 16 Ephs en animales y se enumeran a continuación:
El dominio extracelular de los receptores Eph está compuesto por un dominio de unión al ligando de efrina globular altamente conservado , una región rica en cisteína y dos dominios de fibronectina tipo III . El dominio citoplasmático de los receptores Eph está compuesto por una región yuxtamembrana con dos residuos de tirosina conservados, un dominio de tirosina quinasa , un motivo alfa estéril (SAM) y un motivo de unión a PDZ . [4] [11] Después de la unión de un ligando de efrina al dominio globular extracelular de un receptor de Eph, los residuos de tirosina y serina en la región yuxtamembrana de Eph se fosforilan [12] , lo que permite que la tirosina quinasa intracelular se convierta en su forma activa y posteriormente activar o reprimir cascadas de señalización posteriores. [13] La estructura de la transautofosforilación de la región yuxtamembrana de EPHA2 se ha observado dentro de un cristal de EPHA2. [14]
La capacidad de Ephs y ephrins para mediar una variedad de interacciones célula-célula coloca al sistema Eph/ephrin en una posición ideal para regular una variedad de procesos biológicos diferentes durante el desarrollo embrionario .
A diferencia de la mayoría de los otros RTK, los Eph tienen una capacidad única para iniciar una señal intercelular tanto en la célula portadora del receptor (señalización "directa") como en la célula portadora de efrina opuesta (señalización "inversa") después del contacto célula-célula, que se conoce como señalización bidireccional. [15] Aunque las consecuencias funcionales de la señalización bidireccional de Eph/ephrin no se han dilucidado completamente, está claro que un proceso de señalización tan único permite que ephrin Ephs tenga efectos opuestos sobre la supervivencia del cono de crecimiento [16] y permite la segregación de células que expresan Eph a partir de células que expresan efrina. [17]
La segmentación es un proceso básico de embriogénesis que ocurre en la mayoría de los invertebrados y en todos los vertebrados mediante el cual el cuerpo se divide inicialmente en unidades funcionales. En las regiones segmentadas del embrión, las células comienzan a presentar límites bioquímicos y morfológicos en los que el comportamiento celular es drásticamente diferente, vital para la diferenciación y función futuras. [18] En el rombencéfalo, la segmentación es un proceso definido con precisión. En el mesodermo paraxial , sin embargo, el desarrollo es un proceso dinámico y adaptativo que se ajusta según el crecimiento posterior del cuerpo. En estas regiones se expresan varios receptores de Eph y efrinas y, mediante análisis funcional, se ha determinado que la señalización de Eph es crucial para el desarrollo y mantenimiento adecuados de estos límites de segmento. [18] Estudios similares realizados en pez cebra han demostrado procesos de segmentación similares dentro de los somitas que contienen un patrón de expresión rayado de los receptores Eph y sus ligandos, que es vital para una segmentación adecuada: la interrupción de la expresión que resulta en límites fuera de lugar o incluso ausentes. [19]
A medida que se desarrolla el sistema nervioso, el patrón de las conexiones neuronales se establece mediante guías moleculares que dirigen los axones ( guía de axones ) a lo largo de vías mediante señales derivadas de objetivos y vías. [20] La señalización de Eph/ephrin regula la migración de los axones a sus destinos objetivo en gran medida al disminuir la supervivencia de los conos de crecimiento axonal y repeler el axón migratorio lejos del sitio de activación de Eph/ephrin. [16] [21] Este mecanismo de repeler los axones migratorios a través de una menor supervivencia de los conos de crecimiento depende de los niveles relativos de expresión de Eph y efrina y permite que los gradientes de expresión de Eph y efrina en las células diana dirijan la migración de los conos de crecimiento de los axones en función de su propia densidad relativa. niveles de expresión de Eph y ephrin. Por lo general, la señalización directa de los receptores EphA y EphB media el colapso del cono de crecimiento, mientras que la señalización inversa a través de efrina-A y efrina-B induce la supervivencia del cono de crecimiento. [16] [22]
La capacidad de la señalización de Eph/ephrin para dirigir los axones migratorios a lo largo de los gradientes de expresión de Eph/ephrin se evidencia en la formación del mapa retinotópico en el sistema visual, con niveles de expresión graduados tanto de los receptores de Eph como de los ligandos de ephrin que conducen al desarrollo de una neurona resuelta. mapa [23] (para obtener una descripción más detallada de la señalización de Eph/ephrin, consulte "Formación del mapa retinotópico" en ephrin ). Luego, estudios posteriores demostraron el papel de Eph en el mapeo topográfico en otras regiones del sistema nervioso central, como el aprendizaje y la memoria a través de la formación de proyecciones entre el tabique y el hipocampo. [24]
Además de la formación de mapas topográficos, la señalización de Eph/ephrin se ha implicado en la guía adecuada de los axones de las neuronas motoras en la médula espinal . Aunque varios miembros de Ephs y ephrins contribuyen a la guía de las neuronas motoras, [25] se ha demostrado que la señalización inversa de ephrin-A5 desempeña un papel fundamental en la supervivencia de los conos de crecimiento de las neuronas motoras y media la migración de los conos de crecimiento al iniciar la repelencia en las células que expresan EphA. axones migratorios. [dieciséis]
Más que una simple guía axonal, los Ephs han estado implicados en la migración de las células de la cresta neural durante la gastrulación. [26] En el tronco del embrión de pollo y rata, la migración de las células de la cresta está mediada parcialmente por los receptores EphB. Se ha demostrado que mecanismos similares controlan el movimiento de la cresta en el rombencéfalo dentro de los rombómeros 4, 5 y 7, que distribuyen las células de la cresta a los arcos braquiales 2, 3 y 4 respectivamente. En C. elegans , una desactivación del gen vab-1 , que se sabe que codifica un receptor Eph, y su ligando Ephrin vab-2 da como resultado que dos procesos migratorios celulares se vean afectados. [27] [28]
Los receptores Eph están presentes en altos grados durante la vasculogénesis , la angiogénesis y otros desarrollos tempranos del sistema circulatorio . Este desarrollo se ve perturbado sin él. Se cree que distingue el endotelio arterial y venoso , estimulando la producción de brotes capilares , así como la diferenciación del mesénquima en células de soporte perivascular .
La construcción de vasos sanguíneos requiere la coordinación de células endoteliales y mesenquimales de soporte a través de múltiples fases para desarrollar las intrincadas redes necesarias para un sistema circulatorio completamente funcional. [29] La naturaleza dinámica y los patrones de expresión de los Ephs los hacen, por lo tanto, ideales para desempeñar funciones en la angiogénesis. Los modelos embrionarios de ratón muestran la expresión de EphA1 en el mesodermo y las células preendocárdicas, que luego se extiende hacia la aorta dorsal y luego hacia la vena primaria de la cabeza, los vasos intersomíticos y la vasculatura de las yemas de las extremidades, lo que sería coherente con un papel en la angiogénesis. También se han detectado diferentes receptores Eph de clase A en el revestimiento de la aorta, las arterias del arco braquial, la vena umbilical y el endocardio. [29] Se detectó expresión complementaria de EphB2/efrina-B4 en células endoteliales arteriales en desarrollo y de EphB4 en células endoteliales venosas. [30] También se detectó la expresión de EphB2 y ephrin-B2 en células mesenquimales de apoyo, lo que sugiere un papel en el desarrollo de la pared a través de la mediación de interacciones endoteliales-mesenquimales. [31] La formación de vasos sanguíneos durante la embriogénesis consiste en vasculogénesis, la formación de una red capilar primaria seguida de una segunda remodelación y reestructuración en una red terciaria más fina; los estudios que utilizaron ratones deficientes en efrina-B2 mostraron una alteración de la vasculatura embrionaria como resultado de una deficiencia en la reestructuración de la red primaria. [18] El análisis funcional de otros ratones mutantes ha llevado al desarrollo de una hipótesis según la cual las Ephs y las efrinas contribuyen al desarrollo vascular restringiendo la mezcla endotelial arterial y venosa, estimulando así la producción de brotes capilares , así como la diferenciación del mesénquima en Células de soporte perivascular, un área de investigación en curso. [29]
Si bien actualmente hay poca evidencia que respalde esto (y cada vez hay más evidencia para refutarlo), algunos estudios iniciales implicaron que los Ephs desempeñan un papel en la señalización del desarrollo de las extremidades . [18] En los polluelos, EphA4 se expresa en las yemas de las alas y las patas en desarrollo, así como en los primordios de plumas y escamas. [32] Esta expresión se observa en el extremo distal de las yemas de las extremidades, donde las células aún no están diferenciadas y se dividen, y parece estar bajo la regulación del ácido retinoico, FGF2, FGF4 y BMP-2, conocido por regular el patrón de las extremidades. Los ratones defectuosos en EphA4 no presentan anomalías en la morfogénesis de las extremidades (comunicación personal entre Andrew Boyd y Nigel Holder), por lo que es posible que estos patrones de expresión estén relacionados con la guía neuronal o la vascularización de la extremidad, siendo necesarios más estudios para confirmar o desmentir una posible Papel de Eph en el desarrollo de las extremidades.
Como miembro de la familia RTK y con responsabilidades tan diversas como las de Ephs, no sorprende saber que los Ephs han estado implicados en varios aspectos del cáncer . Si bien se utilizan ampliamente durante todo el desarrollo, los Ephs rara vez se detectan en tejidos adultos. Los niveles elevados de expresión y actividad se han correlacionado con el crecimiento de tumores sólidos, y los receptores Eph de ambas clases A y B se sobreexpresan en una amplia gama de cánceres, incluidos melanoma, mama, próstata, páncreas, gástrico, esófago y colon. , así como tumores hematopoyéticos. [33] [34] [35] El aumento de la expresión también se correlacionó con tumores más malignos y metastásicos, lo que coincide con el papel de Ephs en el control del movimiento celular. [29]
Es posible que el aumento de la expresión de Eph en el cáncer desempeñe varias funciones, primero, actuando como factores de supervivencia o como promotor del crecimiento anormal. [36] Las propiedades angiogénicas del sistema Eph pueden aumentar la vascularización y, por tanto, la capacidad de crecimiento de los tumores. [29] En segundo lugar, los niveles elevados de Eph pueden alterar la adhesión célula-célula a través de la cadherina, que se sabe que altera la expresión y localización de los receptores de Eph y las efrinas, que se sabe que altera aún más la adhesión celular, una característica clave de los cánceres metastásicos. [36] En tercer lugar, la actividad de Eph puede alterar las interacciones de la matriz celular a través de las integrinas mediante el secuestro de moléculas de señalización después de la activación del receptor de Eph, además de proporcionar una adherencia potencial a través de la unión del ligando de efrina después de la metástasis. [35] [36]
Los receptores Eph se identificaron inicialmente en 1987 tras una búsqueda de tirosina quinasas con posibles funciones en el cáncer, obteniendo su nombre de la línea celular de carcinoma hepatocelular productora de eritropoyetina de la que se obtuvo su ADNc. [37] Estos receptores transmembranosos se clasificaron inicialmente como receptores huérfanos sin ligandos ni funciones conocidas, y pasó algún tiempo antes de que se conocieran las posibles funciones de los receptores. [20]
Cuando se demostró que casi todos los receptores Eph se expresaban durante varias etapas de desarrollo bien definidas en diversas ubicaciones y concentraciones, se propuso un papel en el posicionamiento celular, iniciando una investigación que reveló que las familias Eph/efrina son un principal sistema de guía celular durante la vida de los vertebrados. y desarrollo de invertebrados. [38]
