Integrinas: características, estrutura e funções

As integrinas são um grande grupo ou da família das proteínas, aparentemente da superfície celular única do reino animal. Eles são o principal recurso das células para manter a interação (na forma de adesão) com outras células e com a matriz celular.

Sua estrutura é composta de duas subunidades chamadas alfa e beta. Nos mamíferos, sabe-se que existem entre 16-18 unidades alfa e 3-8 betas, que atuam dependendo da combinação entre eles e também o estado fisiológico da célula ou tecido específico.

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Desenho da estrutura molecular da proteína ITGB3 (integrina beta 3). Tirada e editada em: Emw [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)].

Existem várias proteínas que possuem funções adesivas. No entanto, o grupo de integrinas é o mais distribuído e interage com todas as principais proteínas da matriz celular. As integrinas participam na fagocitose, na migração celular e na cicatrização de feridas e são ainda altamente estudadas por sua participação nas metástases.

Caracteristicas

São proteínas caracterizadas por unir mecanicamente o citoesqueleto celular de uma célula para outra e / ou para a matriz extracelular (em uma interação célula-célula e / ou célula-matriz). Bioquimicamente, eles detectam se a adesão foi realizada ou não e transduzem sinais celulares ligando o ambiente extracelular ao intracelular, nos dois sentidos.

Eles trabalham ou trabalham com outros receptores, como imunoglobilinas, caderina, selectinas e sindicatos. Em relação aos ligantes da integrina, estes são constituídos por fibronectina, fibrinogênio, colágeno e vitronectina, entre outros.

A ligação destes a seus ligantes é devida a cátions divalentes extracelulares, como cálcio ou magnésio. O uso de um ou de outro dependerá da integrina específica.

As integrinas têm uma forma alongada terminada em uma cabeça em forma de globo, que, de acordo com as observações da microscopia eletrônica, projeta mais de 20 nanômetros da bicamada lipídica.

Estrutura

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As integrinas são proteínas que permitem a comunicação entre células.
Fonte: Biblioteca de Imagens de Biociência da Faculdade Comunitária de Berkshire [CC0]

As integrinas são heterodímeros, ou seja, são sempre moléculas compostas por duas proteínas. Ambas as proteínas são consideradas subunidades ou protômeros e são distinguidas como subunidade alfa e subunidade beta. Ambas as subunidades estão vinculadas de forma não covalente. Eles têm uma massa molecular entre 90 a 160 kDa.

O número de subunidades alfa e beta varia entre diferentes grupos de organismos no reino animal. Em insetos como a mosca da fruta ( Drosophyla ), por exemplo, existem 5 subunidades alfa e 2 beta, enquanto que nos nematóides do gênero Caenorhabditis existem 2 alfas e um beta.

Em mamíferos, os pesquisadores sugerem que existe um número fixo de subunidades e combinações delas; no entanto, na literatura não há consenso sobre esse número. Por exemplo, alguns mencionam que existem 18 subunidades alfa, 8 beta e 24 combinações, enquanto outros falam de 16 alfa e 8 beta para 22 combinações.

Cada subunidade tem a seguinte estrutura.

Subunidade alfa

A subunidade alfa tem uma estrutura com um domínio β-hélice de sete folhas ou lâmina que forma a cabeça, um domínio da coxa, dois domínios da panturrilha, um único domínio transmembranar e também uma cauda citoplasmática curta que não possui atividade enzimática ou Ligação à actina.

Apresenta correntes com cerca de 1000 a 1200 resíduos. Você pode participar de cátions bivalentes.

Nos mamíferos, onde é mais estudado as integrinas, as subunidades alfa podem ser agrupadas de acordo com o domínio inserido (alfa I).

Com domínio inserido Alpha I

O domínio alfa I inserido consiste em uma região de 200 aminoácidos. A presença desse domínio nas integrinas indica que são receptores de colágeno e leucócitos.

Nenhum domínio inserido

As integrinas alfa que não possuem o domínio integrado são classificadas em 4 subfamílias, que veremos abaixo.

PS1

Os receptores de glicoproteínas, também chamados lamininas, são vitais para a integração de tecidos musculares, renais e da pele.

PS2

Esta subfamília é o receptor do ácido arginilglicilaspártico, também conhecido como RGD ou Arg-Gly-Asp.

PS3

Essa subfamília foi observada em invertebrados, principalmente em insetos. Embora pouco se saiba sobre isso, existem estudos que avaliam seu papel essencial na atividade funcional do gene da integrina de leucócitos CD11d em humanos.

PS4

Essa subfamília é conhecida como grupo alfa 4 / alfa 9 e compreende subunidades com os mesmos nomes.

As referidas subunidades são capazes de emparelhar com as subunidades beta 1 e beta 7. Além disso, compartilham ligantes muito semelhantes às subunidades alfa que possuem o domínio alfa I inserido, como moléculas de adesão celular vascular, ligantes solúveis no sangue, fibrinogênio e outros, incluindo até patógenos.

Subunidade beta

Estruturalmente, a subunidade beta consiste em uma cabeça, uma seção chamada haste / perna, um domínio transmembranar e uma cauda citoplasmática. A cabeça é composta por um domínio beta I, que é inserido em um domínio híbrido que se liga ao domínio plexina-semáforo-integrina, também conhecido como PSI.

A seção caule / perna contém quatro módulos iguais ou muito semelhantes ao fator de crescimento epidérmico da integrina rica em cisteína e, como já mencionado, uma cauda citoplasmática. Essa cauda citoplasmática, como na subunidade alfa, não possui atividade enzimática ou ligação à actina.

Eles possuem cadeias com um número de resíduos variando entre 760 e 790 e podem ligar, como subunidades alfa, cátions bivalentes.

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Sinalização de integrina em células epiteliais. Tirada e editada a partir de K.murphy na Wikipedia em inglês [Domínio público].

Funções

As integrinas têm múltiplas funções, no entanto, as que são conhecidas principalmente são as que veremos a seguir.

União ou acoplamento da célula à matriz extracelular

A conexão entre a célula e a matriz extracelular, graças às integrinas, favorece a resistência da célula ao impulso mecânico, impedindo que sejam arrancadas da matriz.

Vários estudos sugerem que o acoplamento à matriz celular é um requisito básico para o desenvolvimento de organismos eucarióticos multicelulares.

A migração celular é um processo no qual as integrinas estão envolvidas pela ligação ou acoplamento a diferentes substratos. Graças a isso, eles intervêm na resposta imune e na cicatrização de feridas.

Transdução de sinal da matriz extracelular para a célula

As integrinas participam do processo de transdução de sinal. Isso significa que eles intervêm na recepção de informações do fluido extracelular, codificam-no e iniciam a alteração de moléculas intracelulares, como resposta.

Essa transdução de sinal está envolvida em um grande número de processos fisiológicos, como destruição celular programada, diferenciação celular, meiose e mitose (divisão celular), crescimento celular, entre outros.

Integrinas e câncer

Vários estudos mostram que as integrinas desempenham um papel importante no desenvolvimento de tumores, principalmente em metástases e angiogênese. Um exemplo disso são as integrinas αVβ3 e α1β1, entre algumas outras.

Essas integrinas têm sido relacionadas ao crescimento de câncer, resistência terapêutica aumentada e neoplasias hematopoiéticas.

Perspectiva evolutiva

Uma adesão eficiente entre as células para formar tecidos foi, sem dúvida, uma característica crucial que deve estar presente na evolução evolutiva de organismos multicelulares.

O surgimento da família integrina foi atribuído ao aparecimento de metazoários há cerca de 600 milhões de anos.

Um grupo de animais com características histológicas ancestrais são os porifers, comumente chamados esponjas do mar. Nestes animais, a adesão celular ocorre por uma matriz extracelular de proteoglicano. Os receptores que se ligam a esta matriz têm um motivo típico de ligação à integrina.

De fato, neste grupo animal, foram identificados genes relacionados a subunidades específicas de algumas integrinas.

No curso da evolução, o ancestral dos metazoários adquiriu uma integrina e um domínio de ligação que foram preservados ao longo do tempo nesse imenso grupo animal.

Estruturalmente, a complexidade máxima das integrinas é vista no grupo de vertebrados. Existem diferentes integrinas que não estão presentes nos invertebrados, com novos domínios. De fato, mais de 24 integrinas funcionais diferentes foram identificadas em seres humanos – enquanto há apenas 5 na mosca da fruta Drosophila melanogaster .

Referências

  1. Integrine Clínica da Universidade de Navarra. Recuperado de cun.es.
  2. Adesão Atlas de histologia de plantas e animais. Recuperado de mmegias.webs.uvigo.es.
  3. B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, et al. (2002) Biologia Molecular da Célula. 4ª edição Nova York: Garland Science. Integrins Recuperado de ncbi.nlm.nih.gov.
  4. RL Anderson, TW Owens e J. Matthew (2014). Funções estruturais e mecânicas de integrinas. Revisões biofísicas.
  5. Integrin Recuperado de en.wikipedia.org.
  6. O que é integrina? MBINFO. Recuperado de mechanobio.info.
  7. S. Mac Fhearraigh e D. Bruce. O papel das integrinas na sinalização celular. Recuperado de abcam.com.
  8. Como Berghoff, O. Rajky, F. Winkler, R. Bartsch, J. Furtner, JA Hainfellner, SL Goodman, M. Weller, J. Schittenhelm, M. Preusser (2013). Padrões de invasão em metástases cerebrais de cânceres sólidos. Neuro Oncologia.

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