domingo, 13 de agosto de 2017

La adhesión celular



Al referirnos a adhesión celular hacemos alusión a las uniones entre células y las uniones entre la célula y la matriz extracelular. Gracias a la adhesión celular se forman los tejidos, entre otras funciones.

Adhesion celular y biologia

En la adhesión celular participan moléculas de la membrana celular (proteínas de membrana) que presentan 3 dominios: el extracelular, el de membrana y el citoplasmático. Las 4 familias principales que intervienen directamente en la adhesión celular son la familia de las cadeninas, la superfamilia de las inmunoglobulinas, la familia de las selectinas y la familia de las integrinas.

No todas las proteínas que intervienen en la adhesión celular pertenecen a estas familias, pero sí son las más comunes.

- Características moleculares comunes de las proteínas de adhesión celular


Todas presentan un dominio extracelular que se une con componentes de la membrana plasmática de otra célula o de la matriz extracelular. También presentan un dominio de membrana y dominio citosólico. A través del dominio citosólico gracias al cual se unirá a moléculas de la célula, siendo importante su unión a citoesqueleto.

Todas las moléculas que median en la adhesión celular directamente requieren interaccionar con el citoesqueleto (ya sea con filamentos de actina o con filamentos intermedios, nunca con microtúbulos).


+ Tipos de interacciones en la adhesión celular


. Interacción homofílica. Se produce la adhesión gracias a uniones entre proteínas de la misma familia presentes en distintas células, o en una célula y una matriz extracelular.

. Interacción heterofílica. Se produce la adhesión gracias a uniones entre proteínas de distinta familia presentes en distintas células, o en una célula y una matriz extracelular.

Las uniones entre células del mismo tipo (por ejemplo entre células epiteliales) suelen conllevar interacciones homofílicas, mientras que uniones entre células de naturaleza diferente se llevan a cabo mediante interacciones heterofílicas.

+ Principales tipos de adhesión celular


. Hemidesmosomas. Uniones célula-matriz extracelular en las que intervienen filamentos intermedios.

. Desmosomas. Uniones célula-célula en las que intervienen filamentos intermedios.

. Uniones tipo Gap. Son uniones que abren un poro entre las células que permite el intercambio de pequeñas moléculas.

. Uniones estrechas. Son uniones de sellado que impiden el flujo de sustancias entre la zona apical y subapical de un epitelio.

. Contactos focales.

. Uniones de adhesión.

- Cadherinas


Se llaman cadherinas porque son proteínas de adhesión dependientes de calcio. Estas proteínas de adhesión celular intervienen en interacciones de tipo homofílicas (es decir, sólo interaccionan con proteínas de la misma familia).

Las cadherinas presentan un dominio extracelular alargado donde podemos encontrar 5 repeticiones con un sitio de unión a calcio cada una. En esta zona de unión a calcio reside una de las formas de regulación de la actividad de las cadherinas, puesto que cuando el calcio se asocia a estos residuos las cadherinas tienen mayor afinidad para interactuar con otras cadherinas.

Las cadherinas presentan un grupo amino terminal en el dominio extracelular que interacciona con el grupo amino terminal de otra cadherina, interacción suficiente para que se produzca la unión entre las células adyacentes.

Los tres últimos dominios pueden interaccionar con los últimos dominios de la célula adyacente.

Las células son capaces de regular el número de cadherinas que presenta en la membrana en función de lo fuerte o débil que desee que sea la adhesión celular. A mayor cantidad de cadherinas mayor será la fuerza de adhesión. Esta regulación del número de cadherinas expuesta en la membrana viene determinada por señales externas e internas a la célula.

Normalmente, cuando la célula expone un número elevado de cadherinas (desea que la unión sea fuerte), las cadherinas de una misma célula se asocian entre sí mediante uniones de tipo cis, provocando que la adhesión sea aún más fuerte.


+ Proteínas adaptadoras de las cadherinas


Los dominios citosólicos por sí solos no pueden unirse a los filamentos de actina, pero hay un conjunto de proteínas que median esta unión. Las proteínas son las Adaptadoras.

Los extremos carboxilo terminales de las cadherinas se encuentran en el citoplasma y se asociarán con filamentos de actina. Para que asociación tenga lugar se requiere de proteínas adaptadoras que medien la unión de la cadherina con el filamento de actina.

En primer lugar, el extremo carboxilo de la cadherina (que es el dominio citosólico) se une a β-catenina (una de las dos proteínas adaptadoras). Por otro lado, a la β-catenina se une la α-catenina por uno de sus extremos, a su vez la α-catenina se une al filamento de actina. Hoy día se sabe que hay otras proteínas que son el nexo de unión entre las dos cateninas.

- Integrinas


Las integrinas son proteínas que contribuyen a la adhesión celular mediante interacciones de tipo heterofílicas, es decir, se unen a proteínas de adhesión de tipo diferente. Las integrinas en células epiteliales se unen a filamentos intermedios y en el resto de las integrinas interaccionan con filamentos de actina, es decir mayormente interaccionan con el citoesqueleto de actina, menos en la piel.

Las integrinas son heterodímeros formadas por una cadena α y una cadena β, un dominio extracelular, un dominio transmembrana y un dominio citosólico (se une al citoesqueleto). Podemos distinguir diversos tipos de cadenas α y β en función del tipo celular. Ambas cadenas presentan un dominio de cada tipo. El dominio extracelular reconoce a una secuencia de tres aminoácidos de proteínas de la matriz, que son las fibronectinas y lamininas. También puede interaccionar con moléculas de adhesión tipo inmunoglobulinas. La unión a una u otra célula suele venir determinada por la cadena β.

Hay varios tipos de integrinas, la más importante es la integrina de células epiteliales es la α6β4, la cual permite la unión de estas células con la matriz extracelular. Es decir, son las únicas que se unen al citoesqueleto de los filamentos intermedios. Esto es porque la cadena β4 es más larga que las otras, lo que le permite unirse a filamentos intermedios. El dominio que se une a la matriz se une a las laminillas de la parte basal.

+ Estados de las integrinas


Las integrinas tienen 2 estados: un estado inactivo (de baja afinidad para asociarse a la matriz) y un estado activo (de alta baja afinidad para asociarse a la matriz).

Una integrina inactiva tiene los dominios citosólicos de ambas cadenas próximos y los extremos extracelulares curvados, mientras que cuando la integrina se activa tiene los dominios citosólicos de ambas cadenas alejados y los extremos extracelulares rectos.

Las integrinas se asocian al citoesqueleto normalmente, durante la migración celular se produce una reorganización del citoesqueleto, dejando de asociarse con integrinas en determinadas zonas de la célula lo que estimula un cambio conformacional en las integrinas de la zona que conlleva la inactivación de estas. También pueden darse señales extracelulares que provocan una cascada de señales que causan el mismo efecto.

Por tanto, hay varias formas de regular la actividad de las integrinas. Las integrinas también se conocen como receptores de adhesión. Provoca un cambio en la afinidad de las integrinas provoca cambios en la adhesión, expresión génica, etc. También puede haber una señalización interna que despolariza el citoesqueleto provocando que pasen de activas a inactivas, provocando migración celular.


- Superfamilia de las inmunoglobulinas


Tienen residuos homólogos a los de los anticuerpos, pero no tienen relación. Estos residuos suelen ser en torno a 5-7 y 7 median interacciones homofílicas, aunque a veces heterofílicas. Las inmunoglobulinas son las únicas proteínas de adhesión que no dependen de calcio. Los dominios en verde son los que interactúan con las membranas adyacente. Puede interactuar con otras proteínas de adhesión aparte de las integrinas.

- Selectinas


Presentan lectinas con alta afinidad por azúcares presentes en las membranas de células adyacentes. Forman dímeros. Son de paso único. En sus dominios extracelular aparece asociado al final de la cadena un dominio de naturaleza lectina y lo que pasa es que se une a glucoproteínas o se une a glucolípidos (azúcares) que haya en la célula adyacente.

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Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, estudiante de Biología en la Universidad de Málaga.