Atlas de histología vegetal y animal
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La célula. 2.Matriz extracelular

GLICOPROTEÍNAS

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Las glicoproteínas participan en la cohesión de los tejidos.

Fibronectinas. Forman enlaces con el colágeno, proteoglicanos, fibrina y receptores de superficie celular.

Tenascinas. Forman enlaces con integrinas, proteoglicanos y receptores de superficie.

Lamininas. Importantes en la lámina basal.

Las metaloproteasas y serín proteasas son enzimas que permiten la remodelación de la matriz extracelular.

Las células están adheridas a la matriz extracelular, las cual, a su vez, forma un entramado cohesionado gracias a la interacción entre las moléculas que la forman. La mayoría de estas uniones en la matriz extracelular son entre proteínas, pero también entre proteínas y azúcares. Hay tres tipos de uniones que dan cohesión a los tejidos: uniones entre moléculas de la matriz extracelular, uniones entre las células y la matriz extracelular y uniones entre células contiguas. Los dos últimos tipos se verán en el apartado de membranas puesto que participan moléculas transmembrana.

Las moléculas que favorecen que la matriz extracelular sea un entramado cohesionado son principlamente glicoproteínas, aunque no es esa sola su función. Las glicoproteínas establecen puentes entre las moléculas estructurales, y entre ellas y las células. Tienen dominios de unión para éstas y otras moléculas, lo que les permite formar dichos entramados. Entre estas glicoproteínas destacan las fibronectinas, las lamininas y las tenascinas.

Fibronectina

Esquema de una molécula de fibronectina. Está formada por dos cadenas de aminoácidos unidas por la zona próxima al extrremo carboxilo por puentes disulfuro. Se indican los dominios de la proteína que interaccionan con otras moléculas produciendo adhesión. (Modificado de Pankov 2002)

Las fibronectinas son glicoproteínas formadas por dos cadenas de polipéptidos unidos por uniones disulfuro. Poseen dominios en su estructura que permiten unirse al colágeno, a ciertos proteoglicanos, a glicosaminoglicanos, a la fibrina, a la heparina y a proteínas de la membrana plasmática celular como las integrinas. Por tanto establecen uniones entre moléculas de la matriz extracelular y entre moléculas de las células con la matriz extracelular. Es una de las principales responsables de trabar la matriz extracelular. Las moléculas de fibronectina se encuentran en prácticamente todos los tejidos y pueden aparecer formando fibras insolubles en los tejidos conectivos o solubles en el plasma de los fluidos corporales, como la sangre. Tienen un papel muy importante durante el desarrollo embrionario creando sendas por las que pueden migrar las células de un lugar a otro del embrión, y también es abundante en tejidos en procesos de remodelación.

Laminina

Esquema de una molécula de laminina. Está formada por tres cadenas de aminoácidos unidas. Se indican los dominios de la proteína que interaccionan con otras moléculas produciendo adhesión. (Modificado de Mouw et al., 2014)

Las lamininas son uno de los principales componentes de la lámina basal. Su estructura proteica está formada por tres cadenas de aminoácidos altamente glicosidadas unidas por puentes disulfuro. Estas cadenas son alfa, beta y gamma. Existen 5 tipos de cadenas alfa, 3 betas y 3 gamma, las cuales se combinan entre sí para formar diferentes tipos de lamininas, aunque no todas las combinaciones son posibles ya que se han aislado sólo 16 formas de laminina en humanos. La laminina es sintetizada por células epiteliales, musculares, neuronas y células de la médula ósea. Epitelio y células musculares depositan la laminina principalmente en las láminas basales que las separan del tejido conectivo. Aparte de su función estructural las lamininas afectan a la diferenciación y comportamiento celular gracias a que son reconocidas por las integrinas. Por ello, defectos en las lamininas suelen conllevar procesos patológicos. Son de las primeras glicoproteínas de la matriz extracelular que aparecen en el embrión.

Glicoproteínas matricelulares. En torno a los años 90 del siglo pasado se comprobó que algunas proteínas de la matriz extracelular producían pérdida de adhesión de las células más que aumentarla y además cuando se bloqueaba el gen para estas proteínas los animales no parecían notarlo. Son proteínas que, aunque tienen lugares de reconocimiento para el colágeno, fibronectina y receptores celulares de superficie, su función no es eminentemente estructural. Estas glicoproteínas se caracterizan por ser secretadas de forma temporal y espacialmente específica por una gran diversidad de células, se asocian pero no forman parte necesariamente de la parte estructural de la matriz extracelular, pueden disminuir la adhesión de las células en ciertas circunstancias, están siempre presentes cuando los tejidos se están remodelando, y son abundantes durante el periodo embrionario. Es decir, son proteínas temporales más que constitutivas en la matriz extracelular.

La función principal de las proteínas matricelulares es modificar la actividad celular y favorecer la remodelación de la matrix extracelular. Esto ocurre durante el periodo embrionario y en la remodelación de los tejidos por causas naturales o patológicas. Son capaces de unirse a factores de crecimiento y modifican los efectos de estos factores en las células. Algunas de estas moléculas incluso tienen efectos en las células durante su fase intracelular, antes de ser liberadas a la matrix extracelular. Proteínas matricelulare son, por ejemplo, la tenascina, fibulina, tromboespondinam, osteopontina y la proteína SPARC.

Tenascina

Esquema de la molécula de tenascina. Es una estructura modular donde se repite un polipéptido 6 veces, todos conectados entre sí. Cada color representa un dominio molecular.

Las tenascinas forman una familia de glicoproteínas de gran tamaño presentes en la matrix extracelular con una estructura molecular haxamérica modular. Se producen diferentes tipos de tenascina por maduración alternativa de su ARN mensajero. Hay varios tipos. La tenascina-C fue el primer tipo descubierto y se libera a la matrix extracelular de tendones, huesos y cartílago durante el desarrollo embrionario, pero también en otros tejidos del embrión. La tenascina-C no se expresa mucho en tejidos adultos pero sí cuando ocurren daños tisulares como en los infartos cardiaco. La tenascina-R es abundante en el sistema nervioso, tanto durante el desarrollo como en el adulto. La tenascina-X es abundante en el tejido conectivo y se expresa mucho en músculos que tienen que hacer esfuerzos, como en los deportistas. También se han descrito las tenascinas Y y W. La tenascina-Y es el equivalente aviar de la tenascina-X. Como otras glicoproteínas, la tenascina cambia la cohesión de la matriz extracelular puesto que puede establecer enlaces con integrinas, fibronectinas, colágeno y proteoglicanos. En condiciones normales, cada tipo de tenascina se expresa en lugares concretos del organismos, que pueden cambiar según el estado de desarrollo, pero también pueden inducirse cuando hay reparación de tejidos, durante procesos tumorales o patológicos.

La osteopontina está presente en el hueso, relacionada con la mineralización y remodelación ósea, y en el riñón. En menos concentración aparece en el cartílago donde reconoce a proteoglicanos.

Las fibulina son un grupo de 7 glicoproteínas secretadas en muchos tejidos asociadas a la lámina basal, fibras elásticas y otros componentes de la matriz extracelular. Cada una de ellas se expresa de manera diferencial en diferentes del tejido y en diferentes etapas durante el desarrollo. La fibulina 5 es importante para la formación de las fibras elástica gracias a que puede unirse a la tropoelastina. Las fibulinas, además de su función en el entramado de la matriz extracelular afectan a la fisiología de las células. Así, estas proteínas se comportan como matricelulares y estructurales.

Remodelación de la matriz extracelular: metaloproteinasas

La matriz extracelular de los animales está en constante remodelación mediante la degradación de componentes y la producción de otros nuevos por parte de las células. La degradación de la matriz extracelular la llevan a cabo enzimas como las metaloproteinasas. Son enzimas que se asocian a la cara externa de la membrana plasmática (son secretadas) o forman parte integral de ella, siempre con su centro activo localizado extracelularmente. Inicialmente se producen en forma inactiva o prometaloproteinasas y para su activación es necesaria una proteolisis en su estructura, llevada a cabo por otras enzimas asociadas a la membrana plasmática. Existen más de 20 metaloproteinasas diferentes en mamíferos, cada una de las cuales tiene apetencia por distintos componentes de la matriz extracelular. Así, aunque no son totalmente específicas, se denominan colagenasas, gelatinasas, etcétera, según el sustrato sobre el que más apetencia tengan.

Las metaloproteasas no sólo intervienen en el mantenimiento de la matriz extracelular sino que son cruciales en procesos como el desarrollo, remodelación de la matriz extracelular inducida por estímulos, por ejemplo, hormonas, o en procesos patológicos tales como la inflamación, reparación de tejidos o metástasis tumoral. Otro papel importante de la metaloproteasas es liberar moléculas que se encuentran ancladas en la matriz extracelular, las cuales actúan como señal sobre las celulas, y que se vuelven solubles tras la degradación de la matriz extracelular. Estas enzimas no sólo son producidas por los fibroblastos sino que también las sintetizan las células epiteliales, condrocitos, osteoclastos y leucocitos, además de células malignas como las tumorales.

Bibliografía

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