Integrinas: características, estrutura e funções

As integrinas são um grande grupo ou família de proteínas da superfície celular, aparentemente exclusivas 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, as quais irão actuar dependendo da sua combinação, e também o estado fisiológico da célula ou tecido específico.

Existem várias proteínas que possuem funções adesivas. No entanto, o grupo de integrinas é o que mais se distribui e interage com todas as proteínas-chave da matriz celular. As integrinas participam na fagocitose, na migração celular e na cicatrização de feridas, e são ainda altamente estudadas pela sua participação na metástase.

Funcionalidades

São proteínas que são caracterizadas por ligar mecanicamente o citoesqueleto celular de uma célula a outra e / ou a matriz extracelular (em uma interação célula-célula e / ou célula-matriz). Bioquimicamente eles detectam se a adesão foi feita ou não, e transduzem sinais celulares ligando o ambiente extracelular com o intracelular, em ambas as direções.

Eles trabalham ou trabalham com outros receptores, como imunoglobulinas, caderinas, selectinas e sindicatos. Com relação aos ligantes das integrinas, estes são constituídos por fibronectina, fibrinogênio, colágeno e vitronectina, entre outros.

A ligação destes aos seus ligandos é devida a cátions divalentes extracelulares, tais como cálcio ou magnésio. O uso de um ou 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, se projeta para mais de 20 nanômetros da bicamada lipídica.

Estrutura

As integrinas são heterodímeros, isto é, são moléculas sempre compostas de duas proteínas. Ambas as proteínas são consideradas subunidades ou protomers e são diferenciadas como subunidade alfa e subunidade beta. Ambas as subunidades estão ligadas de forma não covalente. Eles apresentam uma massa molecular entre 90 e 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 vermes nematoides do gênero Caenorhabditis existem 2 alfas e um beta.

Nos mamíferos, os pesquisadores sugerem que há um número fixo de subunidades e combinações destas; no entanto, na bibliografia não há consenso em relação a esse número. Por exemplo, alguns mencionam que existem 18 subunidades alfa, 8 beta e 24 combinações, enquanto outras 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-helicoidal de sete folhas ou folhas que formam a cabeça, um domínio na coxa, dois domínios da panturrilha, um único domínio transmembrana e também uma cauda citoplasmática curta que não tem atividade enzimática ou de ligação de actina.

Apresenta cadeias com cerca de 1000 a 1200 resíduos. Pode ligar-se a cátions bivalentes.

Nos mamíferos, onde as integrinas foram mais estudadas, as subunidades alfa podem ser agrupadas de acordo com a presença ou não de um domínio inserido (alfa I).

Com alfa inseri domínio

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

Sem domínio inserido

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

PS1

Receptores de glicoproteína, também chamados de lamininas, são vitais para a integração dos tecidos muscular, renal e cutâneo.

PS2

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

PS3

Esta subfamília foi observada em invertebrados, particularmente em insetos. Embora pouco se saiba a respeito, existem estudos que avaliam seu papel essencial na atividade funcional do gene da integrina leucocitária CD11d, em humanos.

PS4

Esta subfamília é conhecida como o grupo alfa 4 / alfa 9 e compreende as subunidades com esses mesmos nomes.

As referidas subunidades s� capazes de emparelhar com as subunidades beta 1 e beta 7. Elas tamb� partilham ligandos muito semelhantes � subunidades alfa que possuem o dom�io alfa I inserido, tais como mol�ulas de ades� celular vascular, ligandos sol�eis no sangue, fibrinog�io e outros. incluindo até patógenos.

Subunidade beta

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

A seção de haste / 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. Esta cauda citoplasmática, como na subunidade alfa, não tem atividade enzimática ou ligação a actina.

Eles apresentam cadeias com um número de resíduos que oscilam entre 760 e 790, e podem unir, como as subunidades alfa, cátions bivalentes.

Funções

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

União ou acoplamento da célula à matriz extracelular

A conexão que existe entre a célula e a matriz extracelular, graças às integrinas, favorece a resistência da célula ao impulso mecânico, impedindo que sejam arrancados 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 intervêm ligando ou acoplando a diferentes substratos. Graças a isso, eles intervêm na resposta imunológica e na cicatrização de feridas.

Transdução de sinais da matriz extracelular para a célula

Integrins participam no processo de transdução de sinal. Isso significa que eles intervêm na recepção da informação do fluido extracelular, codificam e iniciam a alteração das moléculas intracelulares em resposta.

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

Integrins e câncer

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

Essas integrinas têm sido relacionadas ao crescimento do câncer, com aumento da resistência terapêutica e com neoplasias hematopoiéticas.

Perspectiva evolutiva

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

O surgimento da família das integrinas remonta ao aparecimento de metazoários há cerca de 600 milhões de anos.

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

De fato, nesse grupo de animais, conseguimos identificar os 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 foi preservado ao longo do tempo neste imenso grupo de animais.

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, em humanos, mais de 24 diferentes integrinas funcionais foram identificadas - enquanto na mosca da fruta Drosophila melanogaster existem apenas 5.