MOLECULAS DE ADHESION CELULAR

Moléculas mediadoras de Adhesión celular

Las moléculas de adhesión celular (MAC) constituyen un grupo de glicoproteínas y moléculas de hidratos de carbono que se expresa, en la superficie celular.

Estas moléculas se reconocen selectivamente y, se ligan entre sí y juegan un rol importante en las siguientes funciones:

FUNCIONES

1)Desarrollo e integridad de órganos y tejidos.

2)Migración y transporte de células en los procesos inflamatorios.

3)Iniciación y propagación de respuestas inmunologicas.

4)Cicatrización de heridas. 5)Metástasis de diversos tumores.

ADHERENCIACELULAR

Moléculas de adhesión celularGlicoproteínas ubicadas en la superficie

celular.Realizan interacciones especificas célula-

célula y célula-matriz.Grupo carboxilo en el citoplasma y

citoesqueleto seguido de una región transmembrana y termina en un grupo amino.

Moléculas de adhesión celularDos tipos distintos: una dependiente de

Ca2+ y otro independiente de Ca2+.

Pueden ser monoméricas, diméricas y heterodiméricas.

Por el tipo de unión: homofílica y heterofílica.

1. Cadherinas

Familia de 12 glucoproteínas, presente en la superficie de células epiteliales.

Molécula constituida por 700-750 aa.Median la adhesión célula-célula

dependiente de Ca2+ .Mecanismo homofílico.

1.Cadherina

Presenta: El dominio citoplasmático interactúa

con actina por medio de tres proteínas de unión intracelular (cateninas)

Un dominio transmembrana. 5 dominios extracelulares, de los

cuales 4 son homólogos entre sí.

Cadherina

La región extracelular de la proteína presenta 5 dominios homólogos, tres de los cuales contienen lugares de unión para el Ca2+. La región citoplasmática interactúa con actina por medio de varias proteínas.

1.Cadherinas: tipos

Cadherina E o “ovumorolina”, en tejidos epiteliales maduros. Primera caherina que se expresa durante el desarrollo de los mamiferos.

Cadherina N, en células nerviosas, musculares y del cristalino

Cadherina P, en células placentarias epidérmicas.

2. Superfamilia de las inmunoglobulinas

Moléculas responsables de la adhesión célula- célula, independiente de Ca2+.

Utiliza un mecanismo homofílico o heterofílico.

Comparten 60 a 100 aa. dispuestas en bandas antiparalelas unidas por puente disulfuro.

2.Superfamilia de las inmunoglobulinas: N-CAM Existen por lo menos 20 formas. Presentan :

Un dominio intracelular de tamaño variable. 5 dominios extracelulares homólogos a los de

las inmunoglobulinas.• Existe una forma de N-CAM que no atraviesa la

bicapa lipídica y lo hace por medio del enlace covalente al GPI.

• Regulación fina de las interacciones adhesivas durante el desarrollo y regeneración.

N-CAM

Cuatro formas de N-CAM. En cada caso, la región extracelular de la cadena polipeptídica esta plegada en 5 dominios semejante a los de las inmunoglobulinas.

MOLECULAS DE ADHESION CELULAR:

Familia de las Inmunoglobulinas

glicosilfosfatidilinositol

Dominios fibronectina tipo III

Dominios homología IgG

NH2 NH2 NH2 NH2

COOH

COOH

N-CAM

3. Integrinas

Proteínas de unión transmembrana.Heterodimérica, constituida por 2

subunidades α y β unidas entre si por un enlace no covalente.

Se unen a sus ligandos con una baja afinidad, dependiendo de cationes divalentes: Ca2+ o Mg2+ (según la integrina).

Integrina

Estructura en subunidades de un receptor matriz de superficie celular de tipo integrina.

3. Integrinas

Algunas integrinas se unen a un tipo de macromoléculas de la matriz, como fibronectina o laminina; mientras que otras lo hacen con mas de una como en los fibroblastos que se unen a fibronectina, colágena y laminina.

Se asocian a filamentos de actina a excepción de α6β4 ubicada en hemidesmosomas.

Estructura y función de las integrinas

Heterodímero de integrina. La subunidad β mostrada contiene los sitios de enlace RGD que reconocen fibronectina.

3.Integrinas: tipos

β-1 integrinas:

Se localizan en casi todas las células de los vertebrados. Dímeros con al menos 9 cadenas α distintas.

α5 β1 receptor de fibronectina.

α6 β1 receptor para la laminina.

3.Integrinas: tipos

β-2 integrinas:

En la superficie de leucocitos, permitiendo combatir infecciones.

Dímeros con tres tipos de cadena α.

αLβ2 denominada LFA-1

αMβ2 denominada Mac-1, se encontro en macrofagos.

3. Integrinas: tipos

β-3 integrinas o citoadhesinas:

En plaquetas sanguíneas y leucocitos

αVβ3 Vitronectina

α2β3 en plaquetas y media adhesion plaquetaria al colageno.

αRβ3 en leucocitos, promueve la fagocitosis de neutrofilos y monocitos.

4. Selectinas

Glicoproteínas integrales de membrana.Dependientes de Ca2+ y de unión

heterofílica.Reconocen secuencias especificas de

oligosacáridos que forman parte de glicoproteínas o glicolípidos.

4. Selectinas: tipos

Selectina E, en células endoteliales.Selectina L, en todo tipo de leucocitos.Selectina P, en plaquetas y células

endoteliales

Tres tipos de selectinas

5. Proteoglucanos

Conformada por una proteína central a la que se unen varias cadenas laterales de glicano-amino-glicano (GAG). Estos están compuestos por un disacárido repetitivo.

Participan en la señalización química entre las células.

Es muy difícil clasificarlas debido a la heterogeneidad de las GAG.

5. Proteoglicanos: Sindecano1Se encuentra en la superficie de muchos

tipos celulares, incluyendo en fibroblastos y células epiteliales.

Su dominio intracelular interactúa con actina del citoesqueleto.

Su dominio extracelular tiene un número variable de cadenas GAG de condroitín sulfato y heparán sulfato.

Sindecano

Molécula de sindecano compuesta por una proteína central que abraza a la membrana.

Los GAG extracelulares interactuan con ligandos especificos, como FCF.

RELACION CELULA-MATRIZ

GLUCOCALIZLas proteínas y lípidos de

membrana no están expuestas directamente a la matriz si no que están unidas a azucares que forma una capa que cubre la superficie exterior de la membrana plasmática.

La glucocáliz proporciona protección mecánica y barrera contra partículas que llegan a la membrana.

Moléculas de glicolípidos

Matriz extracelular

Los tejidos no están hechos solamente de células sino que una parte sustancial de su volumen es el espacio extracelular que esta ocupado por una red organizada de proteínas y polisacáridos denominada matriz extracelular

La matriz extracelular puede calcificarse como en los dientes y huesos,puede ser transparente como en la cornea o adoptar la estructura fibrosa que permite a los tendones soportar fuertes tensiones esto depende de las proteínas presentes en la matriz

La matriz es algo mas que un simple andamiaje inerte que da estabilidad al tejido.La matriz juega un rol muy importante en la morfología y actividades de la célula influenciando su desarrollo migración,proliferación, forma y función

LA MATRIZ EXTRACELULAR

Aunque la matriz extracelular puede adoptar diferentes formas en diferentes tejidos y organismos,sus principales componentes son:

COLAGENO, Familia de glucoproteínas fibrosas forman parte exclusiva de la matriz extracelular, presentes en todo el reino animal,es producida principalmente por los fibroblastos y les confieren resistencia y fortaleza a la matriz.

LA MATRIZ EXTRACELULAR: COLAGENO

LA MATRIZ EXTRACELULAR: COLAGENO

PROTEOGLICANOS

Consta de una proteína central a la cual se unen cadenas de glucosaminglicanos(GAG) que se compone de un disacárido repetitivo, estos GAG son muy ácidos debido a la presencia de grupos sulfatos y carboxilo unidos a los disacáridos.Los proteoglicanos le confieren la viscosidad característico de la matriz y forma un material de empaque para resistir fuerzas de comprensión.Los heparan sulfato proteoglicanos(HSPG) forma un puente entre los medios externos e internos de las células

Estructura de un proteoglicano

FIBRONECTINA, LAMININA Y OTRAS PROTEINAS

La fibronectina es una proteína multiadhesiva,tiene tanto afinidad tanto por el colágeno como para las integrinas de las células, costa de dos cadenas de polipéptidos que contiene sitios de enlaces para componentes de la matriz extracelular,como colágeno y proteoglicanos para formar una red estable y sitios de enlace para receptores de la célula que ayudan a una unión estable MEC y la célula

La laminina proteína multiadhesiva que contiene distintos sitios de enlaces específicos se puede enlazar a receptores de la superficie extracelular, a HSPG y a colágenos de tipo IV,es un componente típico de las membranas basales

La tenascina actúa como componente antiadherente.La entactina componente de la membrana basal que se enlaza a la

laminina cumple función importante en la adherenciaLa trombospondina rodea el revestimiento de los vasos

sanguíneos inhibe la neoformación de vasos sanguíneos

LA MATRIZ EXTRACELULAR: LAMININA

LA MATRIZ EXTRACELULAR: FIBRONECTINA

LA MATRIZ EXTRACELULAR Y EL

CITOESQUELETO

LA MATRIZ EXTRACELULAR

Proteoglicanos

ProteínasFibronectina

Colágeno fibrilar (I, II, III, V, XI)

Colágeno tipo IV

Tenascina

Laminina

Hialuronano

Decorina

Perlecan

Agrecan

Elastina

Glicosaminoglicanos

Betaglicano, sindecan-1

PARED CELULAR

La pared celular es una matriz extracelular compleja que confiere a la célula su forma característica , suministra apoyo mecánico a las células, protege a la célula del desgaste mecánico,ingreso osmótico de agua y patógenos, media las interacciones célula-célula e interviene en el transporte de fluidos dentro de la planta.Se puede distinguir entre una pared primaria cuando las células recién son formadas por el meristemo y una pared secundarias presentes en células maduras

Todas las paredes celulares están compuestas por un elemento fibroso integrado en una matriz no fibrosa este elemento es la celulosa(la proteína más abundante) que se agrupa en haces de fibra que forman el grueso de la pared y confieren resistencia a la pared celular y resistencia contra fuerzas de tensión.La matriz extracelular se compone de tres tipos de macromoléculas:

Hemicelulosa, polímero de celulosa que se une transversalmente a las microfibrillas de celulosa.

Proteínas estructurales

Papel importante en la forma de la pared, incluye proteínas ricas en glicina, prolina y hidroxiprolina

Pectinas, clase heterogénea de polisacáridos con carga negativa llena los espacios situados entre elementos fibrosos.

Porción de pared primaria de un vegetal que muestra las dos mayores redes de polisacáridos

UNIONES CELULARES

En organismos multicelulares las células que entran en contacto con otra desarrollan uniones intercelulares especializadas entre sus membranas plasmáticas o uniones de célula-matriz

La mayoría de estas uniones deben ser visualizadas por microscopio electrónico mediante la técnica convencional o una técnica especial llamada críofractura

Estas uniones ocurren en prácticamente todos los tejidos pero son prácticamente importante en los tejidos epiteliales

CLASES DE UNIONES CELULARES

1.Uniones de oclusión(uniones estanca)

2.uniones de adhesión

2.1 uniones con filamento de actina

Uniones de adhesión célula-célula(bandas de adhesión)

Uniones de adhesión célula-matriz(contactos focales)

2.2 uniones con filamentos intermedios

Uniones célula-célula(desmosomas)

Uniones célula-matriz(hemidesmosomas)

3.uniones de comunicación

3.1 Uniones de hendidura o uniones GAP

3.2 Sinapsis eléctrica

3.3 Plasmodesmos(solo en plantas)

UNIONES ESTANCA

Permitir sellar las células adyacentes entre si separando los líquidos extracelulares que bañan las regiones apicales y basales de las células

En este tipo de relación entre células, hileras de proteínas integrales de membrana(como ocludina y las claudinas) forman con la porción que se proyecta al espacio intercelular uniones extremadamente fuertes y prácticamente fusionan ambas células estableciendo una unión impermeable.

UNIONES DE ANCLAJE

Están ampliamente distribuidas en los tejidos animales,pueden intervenir filamentos de actina o filamentos intermedios.En ambos casos intervienen 2 clases de proteínas: a) proteínas intracelulares,que forman una placa en la cara citoplasmática de la membrana y se unen al filamento del citoesqueleto y b) proteínas de enlace,cuyo dominio extracelular interacciona con la matriz extracelular o con otra proteína transmembrana de la célula vecina.Los principales uniones de anclaje son:

BANDAS DE ADHESION, permite la unión de 2 células, habitualmente localizado por debajo de la unión estanca, las proteínas integrales que actúan son generalmente la cadherina que unen filamentos de actina de dos células adyacentes

CONTACTOS FOCALES, Conectan las células y sus haces de actina a la matriz extracelular las glucoproteínas transmembranas que median estas acciones pertenecen a la familia de las integrinas

UNIONES SEPTADAS, presente en tejidos de invertebrados actúan como lugares de anclaje para filamentos de actina, se cree que mantienen unidas a las células adyacentes y forman una banda continua alrededor de los márgenes de células epiteliales

DESMOSOMAS, Contactos intercelulares puntiformes que mantiene unida a la célula ,consta de una placa interna de proteína(desmoplaquina y placoglobinas) que se unen a los filamentos intermedios como queratina en la mayoría de células epiteliales o desmina en fibras musculares cardiacas; y proteínas trasmembrana del tipo de cadherina(desmogleinas y desmocolina) que se proyectan al espacio intercelular entrelazándose a las de la otra célula

HEMIDESMOSOMAS,Unen el dominio basal de las células y la lamina basal, un tipo especial de matriz extracelular que se encuentra en la interfase entre el epitelio y el tejido conjuntivo subyacente,tienen proteínas transmembrana del tipo de integrinas que son dependientes al igual que las cadherinas de Ca

ESQUEMA DE LOS PRINCIPALES TIPOS DE UNIONES

Resumen de los distintos tipos de uniones celulares hallados en el epitelio de células animales

UNIONES DE ANCLAJE

Unión Proteína de unión transmembrana

Ligando extracelular

Unión intracelular al citoesqueleto

Algunas proteínas de unión

Bandas de adhesión(célula-célula)

Cadherina(cadherina E)

Cadherina en células adyacentes

Filamentos de actina

Cateninas,vinculinas,alfa actinina,placoglobina

desmosoma

Cadherina(desmogleína y desmocolina)

Cadherina en células adyacentes

Filamentos intermedios

Desmoplaquinas, placoglobina

Contacto focal(célula-matriz)

integrina Proteínas de matriz extracelular

Filamentos actina

Talina, vinculina, alfa actinina

hemidesmosoma

Integrina Proteínas de lámina basal

Filamentos intermedios

Semejante a la,desmoplaquina

UNIONES DE HENDIDURA

Las uniones de hendidura (GAP JUNCTIONS) median la comunicación intercelular al permitir el paso de iones inorgánicos y otra pequeñas moléculas hidrosolubles de peso molecular menor que 1000 daltons entre los respectivos citoplasmas

Las uniones GAP están formada por proteínas transmembrana denominadas conexinas.Seis subunidades se asocian formando estructuras denominadas conexones

Los canales de la unión de tipo gap no están permanentemente abiertas sino que alternan entre estados abiertos y cerrados.Una disminución del pH intracelular o aumento en la concentración Ca provoca el cierre

Las uniones gap en células nerviosas permite el desplazamiento rápido de los potenciales de acción de una célula otra, la cual por sinapsis química llevaría mucho mas tiempo.

PLASMODESMO

En contraste con las células animales los vegetales tienen solo una clases de uniones intercelulares,los plasmodesmos que como las uniones gap conectan directamente el citoplasma de las células adyacentes

Los citoplasmas de dos células se conectan por un canal mas o menos cilíndrico de 20 a 40 nm de diámetro,el centro del canal es atravesado por una estructura estrecha cilíndrica, el desmotubulo, que continua con el retículo endoplasmatico rugoso.

El plasmodesmo esta regulado solo permite el paso de moléculas de peso molecular por debajo de los 800 daltons sin embargo algunos virus usan estos canales para propagarse ampliando el canal.