Vinculina - Vinculin
En células de mamíferos, la vinculina es una proteína citoesquelética de membrana en placas de adhesión focal que participa en el enlace de moléculas de adhesión de integrina al citoesqueleto de actina . La vinculina es una proteína citoesquelética asociada con las uniones célula-célula y célula-matriz, donde se cree que funciona como una de varias proteínas que interactúan involucradas en el anclaje de F-actina a la membrana.
Descubierta de forma independiente por Benny Geiger y Keith Burridge , su secuencia es 20% -30% similar a la α- catenina , que cumple una función similar.
Al unirse alternativamente a la talina o la α-actinina, se modifica la forma de la vinculina y, como consecuencia, sus propiedades de unión. El gen de la vinculina se presenta como una copia única y lo que parece no ser un pariente cercano para asumir funciones en su ausencia. Su variante de empalme, metavinculina (ver más abajo) también necesita vinculina para heterodimerizar y trabajar de manera dependiente.
Estructura
La vinculina es una proteína citoesquelética de 117 kDa con 1066 aminoácidos . La proteína contiene un dominio N-terminal ácido y un dominio C-terminal básico separados por un segmento medio rico en prolina . La vinculina consta de un dominio de cabeza globular que contiene sitios de unión para talina y α-actinina, así como un sitio de fosforilación de tirosina, mientras que la región de la cola contiene sitios de unión para F-actina , paxilina y lípidos .
Esencialmente, hay una cabeza N-terminal de 835 aminoácidos, que se divide en cuatro dominios. Esto está vinculado a la cola C-terminal con una región enlazadora.
El reciente descubrimiento de la estructura 3D arroja luz sobre cómo esta proteína adapta su forma para realizar una variedad de funciones. Por ejemplo, la vinculina puede controlar la motilidad de la célula simplemente alterando su forma de activa a inactiva. Cuando está en su estado "inactivo", la conformación de la vinculina se caracteriza por la interacción entre sus dominios de cabeza y cola. Y, cuando se transforma a la forma "activa", como cuando la talina desencadena la unión, se corta la interacción intramolecular entre la cola y la cabeza. En otras palabras, cuando los sitios de unión de talin (VBS) de α-hélices se unen a una estructura de haz helicoidal en el dominio de la cabeza de la vinculina, se inicia la 'conversión de haz helicoidal', lo que conduce a la reorganización de las α-hélices (α1- α- 4), lo que da como resultado una estructura de haz de cinco hélices completamente nueva. Esta función también se extiende a las células cancerosas y regula su movimiento y proliferación del cáncer a otras partes del cuerpo.
Mecanismo y función
La propagación y el movimiento celular se producen a través del proceso de unión de los receptores de integrina de la superficie celular a las moléculas de adhesión de la matriz extracelular . La vinculina se asocia con la adhesión focal y las uniones adherentes, que son complejos que nuclean los filamentos de actina y los reticulantes entre el medio externo, la membrana plasmática y el citoesqueleto de actina . El complejo en las adherencias focales consta de varias proteínas como vinculina, α-actinina, paxilina y talina, en la cara intracelular de la membrana plasmática.
En términos más específicos, el extremo amino de la vinculina se une a la talina, que a su vez se une a las integrinas β, y el extremo carboxi se une a los homodímeros formadores de actina, fosfolípidos y paxilina. La unión de vinculina a talina y actina está regulada por polifosfoinosítidos e inhibida por fosfolípidos ácidos. Luego, el complejo sirve para anclar los filamentos de actina a la membrana y, por lo tanto, ayuda a reforzar la fuerza sobre la talina dentro de las adherencias focales.
La pérdida de vinculina afecta una variedad de funciones celulares; interrumpe la formación del complejo y previene la adhesión y propagación celular. La ausencia de la proteína demuestra una disminución en la propagación de las células, acompañada de una menor formación de fibras de estrés, formación de menos adherencias focales e inhibición de la extensión de lamellipodia . Se descubrió que las células deficientes en vinculina tienen conos de crecimiento que avanzan más lentamente, así como filopodios y lamellipoidos que eran menos estables que los de tipo salvaje. Con base en la investigación, se ha postulado que la falta de vinculina puede disminuir la adhesión celular al inhibir el ensamblaje de adhesión focal y prevenir la polimerización de actina. Por otro lado, la sobreexpresión de vinculina puede restaurar la adhesión y la propagación al promover el reclutamiento de proteínas citoesqueléticas al complejo de adhesión focal en el sitio de unión de la integrina. La capacidad de la vinculina para interactuar con las integrinas del citoesqueleto en la adhesión focal parece ser fundamental para el control de la mecánica del citoesqueleto, la propagación celular y la formación de lamelipodios. Por tanto, la vinculina parece desempeñar un papel clave en el control de la forma en función de su capacidad para modular la estructura y función de la adhesión focal.
Activación
La vinculina está presente en equilibrio entre un estado activo e inactivo. El estado activo se activa al vincularse a su socio designado. Estos cambios ocurren cuando la vinculina interactúa con los puntos focales de adhesión a los que se une. Cuando la vinculina reside en su forma inactiva, la proteína se mantiene designada al citoplasma a diferencia de los puntos focales de adhesión unidos desde el estado activo. Se cree que la molécula talina es el principal iniciador de la activación de la vinculina debido a su presencia en complejos focales. El modelo combinatorio de vinculina establece que la α-actinina o la talina pueden activar la vinculina sola o con la ayuda de PIP2 o actina . Esta activación tiene lugar mediante la separación de la conexión cabeza-cola dentro de la vinculina inactiva.
Sitio de unión
| VBS | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 cabeza de vinculina humana (1-258) en complejo con el sitio de unión 3 de vinculina de talina (residuos 1944-1969)
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| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | VBS | ||||||||
| Pfam | PF08913 | ||||||||
| InterPro | IPR015009 | ||||||||
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Los sitios de unión de la vinculina se encuentran predominantemente en la talina y en las moléculas similares a la talina, lo que permite la unión de la vinculina a la talina, estabilizando las uniones de matriz-célula mediadas por integrina. Talin, a su vez, une las integrinas al citoesqueleto de actina . La secuencia de consenso para los sitios de unión de vinculina es LxxAAxxVAxxVxxLIxxA, con una predicción de estructura secundaria de cuatro hélices anfipáticas . Los residuos hidrófobos que definen el VBS están ellos mismos "enmascarados" y están enterrados en el núcleo de una serie de haces helicoidales que forman la barra de talina.
Variantes de empalme
Los músculos lisos y los músculos esqueléticos (y probablemente en menor grado en el músculo cardíaco ) en su estado bien diferenciado (contráctil) coexpresan (junto con la vinculina) una variante de empalme que lleva un exón adicional en la región codificante 3 ', codificando así una ya isoforma meta-vinculina (VCL meta) de peso molecular ~ 150 kD - una proteína cuya existencia ha sido conocido desde los años 1980. La traducción del exón adicional provoca un inserto rico en ácidos de 68 a 79 aminoácidos entre las hélices I y II dentro del dominio de la cola C-terminal. Las mutaciones dentro de la región del inserto se correlacionan con la miocardiopatía dilatada idiopática hereditaria .
La longitud del inserto en metavinculina es 68 AA en mamíferos y 79 en rana. Se compararon las secuencias de metavinculina de cerdo, hombre, pollo y rana, y se encontró que el inserto era bipartito: la primera parte variable y la segunda altamente conservada. Ambas isoformas de vinculina co-localizan en estructuras adhesivas musculares, como placas densas en músculos lisos , discos intercalados en cardiomiocitos y costameres en músculos esqueléticos . El dominio de la cola de la metavinculina tiene una menor afinidad por la cabeza en comparación con la cola de la vinculina. En el caso de la metavinculina, el despliegue del bucle en horquilla hidrófobo C-terminal del dominio de la cola se ve afectado por las cargas negativas del inserto de 68 aminoácidos, por lo que se requiere una isoforma regular de vinculina activada por fosfolípidos para activar completamente la molécula de metavinculina.
Interacciones
Se ha demostrado que la vinculina interactúa con:
En los casos de sobrecrecimiento bacteriano del intestino delgado que se presentan como síntomas del SII , se ha identificado que los anticuerpos anti-CdtB afectan la función de la vinculina, que es necesaria para la motilidad intestinal.
Referencias
Otras lecturas
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