ceptor alfa) es un receptor nuclear de transcripción codi- ficado en humanos por el gen RN1H3 ( receptor nuclear, subfamilia 1, grupo H, miembro 3). Este receptor está re- gulado por formas específicas oxidadas del colesterol, los oxisteroles, y por productos que median la biosíntesis del colesterol.
10.9.1
Funciones
Entre sus funciones está mantener la homeóstasis de los lípidos activando algunos genes involucrados en el trans- porte reverso del colesterol, el cual va desde los tejidos periféricos hasta el hígado, regular el funcionamiento de los macrófagos (células fagocitorias del sistema inmuni- tario presentes en varios órganos) e intervenir en la res- puesta inmune, la activación de genes, como por ejemplo el gen de la glucoquinasa que participa en el metabolismo de la glucosa, y recientemente se descubrió por medio de un experimento realizado por la universidad de Cincinna- ti en Estados Unidos que el RHX alfa es modulador en las respuestas inflamatorias y en lesiones al pulmón cuando se presentan estados de shock o hemorragias. A la hora de su funcionamiento el RXH-alfa interacciona con coacti- vadores o agonistas y correpresores que hacen que tenga expresiones expecíficas y diferentes que dependen tam- bién del tejido en el que se encuentre. Esto es lo que lo hace un sistema independiente del receptor hepático X beta (Liver X Receptor beta en inglés), el cual es miem- bro de la misma familia, receptor hepático X (LXR).
10.9.2 ¿Qué pasa si se presenta un inade-
cuado trabajo del receptor?
Un mal funcionamiento del RHX alfa puede producir ar- terosclerosis debido al no control del trabajo de los ma- crófagos; cuando eso pasa los macrófagos producen cé- lulas espumosas que se adhieren a las paredes arteriales y de esta manera se produce una obstrucción en las vías vasculares. Esto con seguridad producirá trombosis vas- cular. Otras consecuencias de un inadecuado funciona- miento son diabetes debido a que no se lleva a cabo la activación del gen de la glocoquinasa, alzheimer e infla- maciones en el tejido cutáneo o en órganos internos . En caso de ausencia del RHX alfa se puede producir un tras- torno en el sistema inmune debido a que las células muer- tas no se desecharían lo cual llevaría al ataque del cuerpo a él mismo porque reconoce a estas como “seres malig- nos"; todo esto se debe a que los macrófagos no funcionan correctamente por la falta del receptor.
10.9.3 ¿Cómo solucionar el mal funciona-
miento del RHX alfa?
Para cada patología producida por el mal funcionamiento del RHX alfa existe un tratamiento específico, pero exis- te uno común para todos y es el tratamiento con algunos agonistas que hacen que el receptor trabaje con mayor efi- ciencia. En la universidad de Cincinnati, USA, se realizó un experimento con ratones machos, este consistía en in- ducir un shock por hemorragia. Para esto se le subió la presión arterial a 50 mmHg a los ratones por medio de la extracción de sangre y se mantuvo así por 3 horas. Pasa- das las 3 horas los ratones fueron resucitados y tratados con T0901317, un agonista del RHX alfa. Después de es- to el ritmo cardíaco de los animales se empezó a regular, bajaron los niveles de 1α (proteína inflamatoria de los macrófagos), TNF-α, KC, e IL-6. Además la lesión del pulmón y la filtración de neutrófilos se redujo significati- vamente. Una vez realizados los análisis se comprobó que la expresión nuclear del RHX alfa y la unión de ADN ha- bían incrementado, adicionalmente que el factor nuclear proinflamatorio de transcripción κB estaba inhibido. Es- to premitió llegar a la conclusión que el tratamiento con agonistas del RHX alfa es una opción para ayudar a co- rregir el mal funcionamiento del receptor.
10.9.4 Lugares en donde se expresa
El receptor hepático X alfa se expresa en gran cantidad en el hígado, glándula suprarrenal, intestino, tejido adiposo, macrófagos, pulmón y riñón.
10.9.5 Referencias
• Solan PD, Piraino G, Hake PW, Denenberg A,
10.10. INTEGRINA 137
ver X receptor α activation with the synthetic li- gand T0901317 reduces lung injury and inflamma- tion after hemorrhage and resuscitation via inhibi- tion of the nuclear factor κB pathway. URL:http: //www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20926989
• Li Y, Bolten C, Bhat BG, Woodring-Dietz J, Li S,
Prayaga SK, Xia C, Lala DS.(2002). Induction of human liver X receptor alpha gene expression via an autoregulatory loop mechanism. URL:http://www. ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11875109
• Eduardo J. Villablanca, Laura Raccosta, Dan
Zhou, Rafael Fontan, Daniela Maggioni. (2010). Tumor-mediated liver X receptor-α activation in- hibits CC chemokine receptor-7 expression on dendritic cells and dampens antitumor respon- ses. URL:http://www.nature.com/nm/journal/v16/ n1/abs/nm.2074.html
10.10
Integrina
Las integrinas son una superfamilia de glicoproteínas que participan mayoritariamente en la unión de lascélulas con lamatriz extracelular, aunque hay algunas que tam- bién participan en la unión célula-célula. Están presentes en la superficie celular en elevadas concentraciones.
10.10.1
Estructura
Las integrinas son heterodímeros obligados que contie- nen dos tipos de cadenas distintas, la subuindad α (alfa) y la subunidad β (beta), que se unen de forma no covalente. Las cadenas α contienen aproximadamente entre 1.000 y 1.200 residuos, en cambio las cadenas β tienen entre 760 y 790 residuos. En losmamíferos, se han caracterizado 18 subunidades alfa y 8 subunidades beta, mientras que el genomadeDrosophilacodifica únicamente cinco subuni- dades alfa y dos beta, y elnematodo Caenorhabditisdos alfa y dos beta.[1] Ambas subunidades poseen dos extre-
mos separados, que penetran en lamembrana plasmáti- cay tienen pequeños dominios citoplásmicos.[2]A conti-
nuación se indican los genes de integrinas caracterizados hasta la fecha:
Además, variantes de algunas de las subunidades son for- madas porsplicing alternativo, como por ejemplo, las 4 variantes de la subunidad beta 1. Por medio de diferentes combinaciones de estas subunidades alfa y beta, se gene- ran 24 integrinas únicas, aunque el número varía según el estudio que se tenga en cuenta.[3]
Las subunidades de las integrinas quedan incluidas en la membrana plasmáticay, en general, tienen dominios ci- toplásmicos muy cortos, de unos 40-70aminoácidos. La excepción es la subunidad beta 4, que posee un domi- nio citoplásmico de 1.088 aminoácidos, siendo así uno
de los dominios citoplásmicos más largos conocidos de cualquier proteína de membrana. Fuera de la membrana plasmática de la célula, las cadenas alfa y beta se sitúan bastante cerca entre sí, a una distancia de unos 23nm. El extremoN-terminalde cada cadena forma una región de unión aligando.
Lamasa molecularde las integrinas puede variar de 90 a 160kDa. Las subunidades β tienen secuencias repetidas ricas encisteínas. Tanto la subunidad α como la β pueden unir diversoscationesdivalentes. El papel de la subunidad α es desconocido, pero podría estar implicada en la esta- bilización del plegamiento de las proteínas. La subunidad β es más interesante, ya que está directamente involucra- da en la coordinación de al menos algunos ligandos que se unen a la integrina.
Existen varias formas de categorizar las integrinas. Por ejemplo, un subconjunto de cadenas α poseen un elemen- to estructural adicional (o “dominio”) insertado en su ex- tremoN-terminal, el llamado dominio alfa-A (debido a su similitud estructural con los dominios A encontrados en elfactor de von Willebrand, también denominado domi- nio α-I). Las integrinas poseen este dominio bien unido alcolágeno(como es el caso de las integrinas α1 β1 y α2 β1), o bien actuando como moléculas de adhesióncélula- célula (como es el caso de las integrinas de la familia β2. Este dominio α-I es el sitio de unión de los ligandos que se unen a las integrinas. Aquellas integrinas que no lle- van este dominio insertado, también tienen un dominio A en su sitio de unión a ligando, pero este dominio A se localiza en la subunidad β.
En ambos casos, los dominios A incluyen sitios de unión de tres cationes divalentes. Uno de ellos está permanente- mente ocupado a concentraciones fisiológicas de los ca- tiones divalentes, y une ocalcio omagnesio, los princi- pales cationes divalentes de la sangre que se encuentran a una concentración media de 1,4 mM (calcio) y 0,8 mM (magnesio). Los otros dos sitios pueden ser ocupados por cationes cuando el ligando se encuentra unido a la inte- grina (al menos, aquellos ligandos que poseen un aminoá- cido ácido en sus sitios de interacción).
Estructura de alta resolución
A pesar de muchos años de esfuerzo, el descubrimiento de laestructura de las integrina a alta resolución sigue siendo un reto: lasproteínas de membranason proteínas de difícil purificación, y las integrinas son además gran- des, complejas y están unidas a multitud deazúcares(es- tán altamente "glicosiladas"). Se han combinado imáge- nes de baja resolución de la integrina GPIIbIIIa en extrac- tos dedetergente, obtenidas mediantemicroscopía elec- trónica, y datos obtenidos mediante técnicas indirectas, estudiando las propiedades de las integrinas en solución mediante ultracentrifugación y light scattering, con da- tos fragmentarios decristalografíade alta resolución o de RMNde dominios únicos o emparejados de algunas ca-
denas de integrinas, y con modelos moleculares para pre- decir el resto de la estructura de las cadenas. A pesar de todo ello, la estructura obtenida mediantecristalografía de rayos Xpara la región extracelular completa de la in- tegrina αvβ3 resultó inesperada y sorprendente.[4]
Se demostró como la molécula se encuentra plegada en forma de “V” invertida, con los sitios de unión aligando cerca de la membrana celular. La estructura cristalo- gráfica también fue obtenida en el caso de esta mis- ma integrina unida a un pequeño ligando que poseía la secuencia RGD (arginina-glicina-aspártico), el fármaco cilengitida.[5] Estos datos revelaron finalmente por qué
los cationes divalentes de los dominios A son críticos pa- ra la unión de la secuencia RGD del ligando a la integrina. La interacción con tales secuencias parece ser una prime- ra fase mediante la cual lamatriz extracelularejerce su efecto en el comportamiento celular.
La estructura suscita numerosas cuestiones, especialmen- te en lo referente a la unión del ligando y latransducción de la señal. El sitio de unión al ligando está dirigido ha- cia el extremoC-terminalde la integrina, la región donde la molécula emerge de la membrana celular. Si emerge ortogonalmente de la membrana, el sitio de unión a li- gando sería aparentemente obstruido, especialmente te- niendo en cuenta que los ligandos de las integrinas suelen encontrarse a elevadas concentraciones, y entrecruzado con los componente de la matriz extracelular. De hecho, poco se conoce acerca del ángulo existente entre las pro- teínas de membrana y el plano de la misma; este es un problema difícil de abordar con las tecnologías actuales. Por defecto, se asume que las proteínas emergen en forma de pequeñas “piruletas”, algo de lo que no existe ninguna evidencia.
Aunque la estructura cristalina de la integrina antes men- cionada sorprendentemente apenas cambia cuando lleva unida la cilengitida, la actual hipótesis es que la función de la integrina implica cambios en la forma para mover el sitio de unión a ligando a una posición más accesible en la superficie celular, y este cambio conformacional pone en funcionamiento la señalización intracelular. Hay una gran cantidad de literaturabiológicaybioquímicaque apoya esta hipótesis. Quizás, la evidencia más convincente es la que ofrece el uso deanticuerpos que sólo reconocen integrinas cuando están unidas a sus correspondientes li- gandos, o cuando están activadas. Pues to que la “hue- lla” que deja el anticuerpo en su diana de unión es más o menos un círculo de 3 nm de diámetro, la resolución de esta técnica es baja. En cualquier caso, estos denomi- nados anticuerpos LIBS (Ligand-Induced-Binding-Sites), demuestran inequívocamente que la forma de la integrina sufre un cambio drástico al unirse a su ligando.
10.10.2
Función
Fundamentalmente sonreceptores de membrana, algunos reconocenfibronectina,laminina, que son componentes
Representación esquemática de la estructura de una integrina.
mayoritarios de lamatriz extracelular. Algunas de estas integrinas pueden ser específicas para una solamolécula, pero en cambio hay otras que pueden reconocer diferen- tesligandos.
Las integrinas β1 formandímeroscon, como mínimo, 9 tipos distintos de cadenas alfa.
Las β2, dimerizan con al menos tres tipos de cadenas alfa y median contactos célula-célula. Hay algunas que están muy estudiadas, como sonLFA1o elantígenode función linfocitaria αLβ2. Mayormente se encuentra en la super- ficie de losleucocitos. αmβ2 es el equivalente al anterior pero se presenta en losmacrófagos.VLA-4esta en los linfocitos. Los receptores para estas tres moléculas son I-CAMyV-CAM, que se encuentran en la superficie de lascélulas endoteliales.
Las β3, se pueden hallar enplaquetas, entre otro tipo de células, y se unen a proteínas como elfibrinógeno, parti- cipando en lacoagulaciónsanguínea.
En el interior celular principalmente se ligan a moléculas deactina, excepto las integrinas que poseen la cadena β4 que pueden unirse a losfilamentos intermedios, como la queratina. Participan en unioneshemidesmosomales, ha- biéndose caracterizado principalmente dos; una de ellas tiene siempre la cadena α6 mientras que la otra contiene siempre β4. Las integrinas también desempeñan un papel fundamental en laadhesiónde los leucocitos alendotelio, cuando estos migran hacia un focoinflamado. Intervie- nen en la “parada” de losleucocitosy permite el paso de éstos a través del endotelio.
10.10. INTEGRINA 139
Anclaje de la célula a la matriz extracelular
Las integrinas asocian a la matriz extracelular con el citoesqueletode lacélula. El tipo de ligando que se unirá a una u otra integrina vendrá dado por el tipo de subuni- dades α y β que posea la integrina. Entre los múltiple li- gandos de las integrinas se encuentran lafibronectina, la vitronectina, elcolágenoy lalaminina. La conexión entre la célula y la matriz extracelular podría ayudar a que la célula soporte fuerzas de empuje sin ser arrancada de la matriz. La capacidad de la célula para crear este tipo de unión es de vital importancia en laontogenia.
El anclaje de la célula a la matriz extracelular es un re- querimiento básico para la formación de un organismo pluricelular. Las integrinas no son simples garfios, sino que transmiten numerosas señales críticas sobre el en- torno que rodea a la célula. Junto con la señales recibidas por losreceptores celularespara factores de crecimiento solubles comoVEGFoEGF, refuerzan la capacidad de la célula a la hora de tomar decisiones biológicas: moverse, ser anclada, morir, diferenciarse, etc. Por ello, las inte- grinas se encuentran en el centro de multitud de procesos biológicos. El anclaje de la célula se produce a través de la formación de complejos deadhesión celular, que se com- ponen de integrinas y otras muchas proteínas citoplásmi- cas tales comotalina,vinculina,paxilinayalfa-actinina. Dicho anclaje es regulado porquinasastales comoFAK (quinasa de adhesión focal) y los miembros de la la fa- miliaSrc quinasa, quefosforilanciertos sustratos como p130CAS, dando lugar al reclutamiento de adaptadores de señalización del tipoCRK. Estos complejos de adhe- sión se anclan alcitoesqueletodeactina. De este modo, las integrinas sirven para unir a lo largo de la membrana dos redes: la matriz extracelular y el sistema de filamentos de actina intracelular.
Una de las funciones más importantes de las integrinas de superficie es su papel en lamigración celular. Las células se adhieren a los sustratos por medio de sus integrinas. Durante ese movimiento, la célula forma nuevos anclajes con el sustrato en la dirección del movimiento, a la vez que libera otros ya formados en la parte posterior. Cuando se liberan del sustrato, las moléculas de integrina retornan al interior de la célula mediante procesos deendocitosis, siendo enviados en vesículas a la región anterior donde serán devueltos a la superficie. Es decir, son reciclados constantemente, permitiendo que la célula tenga anclajes de refresco en su región frontal.
Transducción de señales
Las integrinas juegan un papel crucial en laseñalización celular. La conexión con los componentes de lamatriz extracelularpueden causar una señal que será transmiti- da al interior celular por medio de una quinasaque se encuentra indirecta y temporalmente conectada con el extremo intracelular de la integrina, probablemente re- cibiendo los cambios conformacionales inducidos por la
unión con componentes de la matriz extracelular. Las se- ñales que recibe la célula a través de las integrinas pue- den dar lugar a diversos procesos celulares como los que se indican a continuación: • Crecimiento celular. • División celular. • Supervivencia celular. • Diferenciación celular. • Apoptosis.
10.10.3 Integrinas de vertebrados
A continuación se muestran algunas de las integrinas en- contradas envertebrados:
La cadena beta 1 de las integrinas interacciona con múl- tiples tipos de cadenas alfa. Estudios llevados a cabo en ratones knockout para diversos genes de integrinas no siempre son letales, lo que demuestra que durante la embriogénesisalgunas integrinas pueden ser sustituidas por otras, permitiendo así la supervivencia del mutante. Algunas integrinas se sitúan en la superficie celular en un estado inactivo, pudiendo ser rápidamente activadas por citoquinas a un estado capaz de unir sus ligandos. Las integrinas pueden adoptar diversas formas o esta- dos conformacionales bien definidos. Una vez activadas, el estado conformacional cambia para estimular la unión de ligandos de modo que se activen losreceptores, que también varían su conformación para dar comienzo a la transducción de señales.
10.10.4 Referencias
[1] Humphries M.J. (2000). «Integrin structure». Biochem.
Soc. Trans. 28 (4): pp. 311–339. doi:10.1042/0300- 5127:0280311.PMID 10961914.
[2] Nermut MV, Green NM, Eason P, Yamada SS, Yamada
KM (December 1988). «Electron microscopy and struc-
tural model of human fibronectin receptor». Embo J. 7
(13): pp. 4093–9.PMID 2977331.
[3] Hynes R (2002). «Integrins: bidirectional, alloste- ric signaling machines». Cell 110 (6): pp. 673–87.
doi:10.1016/S0092-8674(02)00971-6.PMID 12297042. [4] Xiong JP (2001). «Crystal structure of the extracellular segment of integrin αvβ3». Science 294 (5541): pp. 339– 345.doi:10.1126/science.1064535.PMID 11546839. [5] Smith J (2003). «Cilengitide Merck». Curr Opin Investig
Drugs 4 (6): pp. 741–5.PMID 12901235.
[6] Molecular cell biology. Lodish, Harvey F. 5. ed. : – New
York : W. H. Freeman and Co., 2003, 973 s. b ill.ISBN
[7] Hermann P, Armant M, Brown E, Rubio M, Ishihara H, Ulrich D, Caspary RG, Lindberg FP, Armitage R, Ma- liszewski C, Delespesse G, Sarfati M (February 1999). «The vitronectin receptor and its associated CD47 mole- cule mediates proinflammatory cytokine synthesis in hu- man monocytes by interaction with soluble CD23». J. Cell
Biol. 144 (4): pp. 767–75. doi:10.1083/jcb.144.4.767.
PMID 10037797. PMC 2132927. http://www.jcb.org/ cgi/pmidlookup?view=long&pmid=10037797.
10.10.5
Enlaces externos
• Wikimedia Commonsalberga contenido multi- media sobreIntegrinas.Commons
• La proteína Integrina
• Animación del mapa de la proteolisis
• MeSH Integrins