Figura 4 Componentes de la MEC En la figura se representan alguno de los elementos que forman parte de la MEC; colágeno
V. MT-MMPs Como se ejemplifica en la figura 7 se trata de MMPs que además de los dominios habituales presentan un dominio transmembrana que contribuye al anclaje de
3. COMUNICACIÓN CELULAR
3.2. Glicosilación de proteínas
El cartílago articular es un tejido muy especial compuesto principalmente por glicoproteínas. Prácticamente todas las proteínas que forman la MEC están altamente glicosiladas, y esta MPT incluye al colágeno tipo II 116,117. La glicosilación juega un papel fundamental en las interacciones célula - célula y célula – matriz 118,119,120.
En el caso de la glicosilación, las proteínas pueden ser modificadas desde que se sintetizan en el RE hasta el lugar donde ejercen su función final mediante la adición de cadenas de carbohidratos. La adición de carbohidratos de distintos tipos a determinadas proteínas mediante un enlace N-glicosídico a un residuo de asparagina (Asn), o mediante un enlace O- glicosídico a un residuo de serina (Ser) o treonina (Thr), se conoce con el nombre de glicosilación (Figura 14). Las enzimas que catalizan este tipo de reacciones son las glicotransferasas, cuya función consiste en la unión del carbohidrato a la proteína.
Una de las características más destacadas de la unión de carbohidratos a proteínas es la capacidad que tienen de modificar la función de las proteínas. Los oligosacáridos intervienen en mecanismos de reconocimiento celular para, finalmente, estar implicados en procesos de transducción de la señal 121. Las funciones que pueden desempeñar las proteínas (glicoproteínas) una vez modificadas comprenden desde funciones relativamente poco importantes hasta aquellas cruciales en el desarrollo, crecimiento y supervivencia de los organismos 122.
Las cadenas de carbohidratos que forman parte de las glicoproteínas varían dependiendo del tejido y del tipo celular, y además pueden cambiar durante el desarrollo 123-128. Algunos de estos complejos incluyen glucosa, galactosa, manosa, fucosa, N-acetil glucosamina, N-acetil galactosamina, N-acetilneuramínico o ácidos siálicos. Diferentes moléculas como las citoquinas o factores de diferenciación pueden regular la glicosilación, así como también la expresión de diferentes glicotransferasas. Los ácidos siálicos son azúcares de 9 carbonos cargados negativamente localizados en la posición terminal de los N- u O- oligosacáridos que forman parte de las glicoproteínas. Debido a que no pueden ser reducidos, los ácidos siálicos intervienen en gran cantidad de procesos de reconocimiento celular, así como también en procesos de invasión en células tumorales 129-132.
Figura 14. Representación esquemática de la reacción de glicosilación mediada por glicotransferasas. A la izquierda se representa una proteína de membrana sin glicosilar, mientras que cuando se une una molécula de carbohidrato (derecha) se obtiene una glicoproteína. Imagen obtenida y adaptada: http://chemistry.tutorvista.com/biochemistry/glycosylation.html
Figura 15. Unión de oligosacáridos a proteínas. En la imagen se ejemplifica la unión de oligosacáridos a proteínas en levaduras y hongos, invertebrados y por último vertebrados. De izquierda a derecha: (i) unión de un oligosacárido de manosa; (ii) un oligosacárido híbrido compuesto por diferentes carbohidratos (manosa, N-acetilglucosamina, galactosa y ácido siálico); (iii) unión de un oligosacárido formado por un complejo de carbohidratos. Imagen obtendia y adaptada de: Opdenakker, G. et al. FASEB J. 1993.
Los ácidos siálicos son transferidos a las glicoproteínas mediante la acción de la familia de enzimas denominadas sialitransferasas (SiaTs), enzimas con patrones de expresión distintos entre tejidos y que pueden unir ácidos siálicos en posición α-2,3, α-2,6 ó α-2,8 siendo las dos primeras posiciones mutuamente excluyentes 124. La sialización en α-2,3
es característica de glicoproteínas y glicolípidos. Existen al menos 6 tipos diferentes de SiaTs que son las responsables de su síntesis. El aumento de residuos de ácido siálico en posición α-2,3 se ha asociado con procesos de adhesión en invasión celular en algunos tipos de cáncer como por ejemplo el melanoma 121.
La sialización en α-2,6 podemos encontrarla formando parte de N-glicoproteínas, O- glicoproteínas y glicolípidos. Una familia de 6 SiaTs son las responsables de su síntesis 121. La presencia de ácidos siálicos en posición α-2,6 es mutuamente excluyente con la α-2,3, siendo el cambio de α-2,6 a α-2,3 crucial en el desequilibrio de determinadas funciones celulares como por ejemplo la osteoclastogénesis, la endocitosis de células dendríticas y alteraciones en la adhesión en células cancerígenas de colon 133-135.
Por otra parte, se han encontrado glicoproteínas que presentan sialización en α-2,8 en proteínas del sistema nervioso central de vertebrados. Podemos encontrarla también en proteínas de otros tejidos durante el desarrollo y embriogénesis. Existen al menos 5 SiaTs que median la síntesis y adición de ácido siálico en este tipo de enlace 121.
Dado que la presencia de ácidos siálicos en posición terminal en las glicoproteínas está relacionada con diferentes funciones celulares, alteraciones en su síntesis, enlace o degradación pueden dar lugar a distintas situaciones patológicas. De hecho, cambios en el nivel de sialización de glicoproteínas se han asociado recientemente con enfermedades como el Alzheimer 124. Estudios recientes sugieren que un incremento en las proteínas sializadas en posición α-2,3 en condrocitos en cultivo se podría correlacionar con el cambio de fenotipo celular que experimentan los condrocitos durante el desarrollo de enfermedades reumáticas, incluyendo la OA y AR 123,124. Sin embargo, la función de las glicoproteínas sializadas en cartílago articular no se ha estudiado en detalle.
3.2.1. Lectinas
Las lectinas son proteínas específicas de unión a carbohidratos cuyo origen puede ser animal, sintetizadas a partir de plantas o microorganismos 136,137. Se caracterizan por no causar estimulación antigénica, aunque su capacidad de unión a la molécula diana es similar a la unión antígeno – anticuerpo 138. Presentan propiedades de resistencia a elevadas temperaturas (más de 70ºC durante 30 min) y resistencia a la digestión enzimática; algunas son altamente resistentes al ácido gástrico y enzimas proteolíticas del estómago 139.
La unión de las lectinas a carbohidratos es reversible y no covalente. Todas presentan al menos dos sitios de unión a carbohidratos, una propiedad esencial para la habilidad de aglutinar células o reaccionar con complejos de carbohidratos 140. Se ha visto que ejercen funciones de reconocimiento de moléculas en las interacciones célula – célula o de la célula con otras moléculas 137.
Existen varios tipos de lectinas dependiendo de su especificidad y en función del sustrato que reconocen: lectinas de unión a (i) glucosa / manosa, (ii) galactosa y N-acetilgalactosamina, (iii) L-fucosa y (iv) ácidos siálicos 140.
La lectina denominada MASL (por su nombre en inglés Maackia amurensis seed lectin) se une específicamente a glicoproteínas que contienen ácido siálico en posición terminal α-2,3 141. MASL se obtiene a partir de las semillas de un árbol chino de la familia de las fabáceas
denominado Maackia amurensis. MASL ha sido utilizada en diferentes estudios para bloqueo de receptores de membrana que presentan ácidos siálicos en posición α-2,3. En el caso de células de colon tumorales, demostraron que concentraciones nanomolares de MASL inhiben el crecimiento, migración y capacidad tumorigénica 141,142.