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Claudin

Las claudinas son una familia de proteínas que, junto con la ocludina , son los componentes más importantes de las uniones estrechas ( zonulae occludentes ). [ 1 ] [ 2 ] Las uni...

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Las claudinas son una familia de proteínas que, junto con la ocludina , son los componentes más importantes de las uniones estrechas ( zonulae occludentes ). [ 1 ] [ 2 ] Las uniones estrechas establecen la barrera paracelular que controla el flujo de moléculas en el espacio intercelular entre las células de un epitelio . [ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] Tienen cuatro dominios transmembrana, con el extremo N y el extremo C en el citoplasma.

Estructura

dominios transmembrana de la claudina-1

Las claudinas son proteínas transmembrana pequeñas (20–24/27 kilodaltons (kDa)) [ 5 ] que se encuentran en muchos organismos , desde nematodos hasta seres humanos . Todas tienen una estructura muy similar. Las claudinas atraviesan la membrana celular cuatro veces, con el extremo N-terminal y el extremo C-terminal ubicados en el citoplasma , y ​​dos bucles extracelulares que muestran el mayor grado de conservación.

Las claudinas presentan interacciones tanto cis como trans entre las membranas celulares. [ 6 ] Las interacciones cis se producen cuando las claudinas de la misma membrana interactúan, en parte mediante interacciones moleculares a través de su dominio transmembrana. [ 7 ] Las interacciones trans se producen cuando las claudinas de células vecinas interactúan a través de sus bucles extracelulares. [ 8 ] Las interacciones cis también se conocen como interacciones laterales y las interacciones trans como interacciones cabeza con cabeza. [ 9 ]

Generalmente, la unión estrecha se caracteriza por su impermeabilidad. Sin embargo, dependiendo del tipo de claudina y sus interacciones, existe una permeabilidad selectiva. Esto incluye selectividad de carga y selectividad de tamaño. [ 7 ]

N-terminal

El extremo N-terminal suele ser muy corto (1–10 aminoácidos) [ 10 ] [ 8 ] Se localiza en el citoplasma, donde se cree que contribuye a la señalización celular, la organización del citoesqueleto y otras posibles funciones. [ 11 ]

extremo C

El extremo C-terminal tiene una cadena más larga y se encuentra en el citoplasma. Varía en longitud de 21 a 63 y es necesario para la localización de estas proteínas en las uniones estrechas. [ 10 ] Se cree que puede desempeñar un papel en la señalización celular. [ 11 ] Todas las claudinas humanas (con la excepción de la claudina 12) tienen dominios que les permiten unirse a los dominios PDZ de las proteínas andamio .

Dominio transmembrana

El dominio transmembrana está formado por los aminoácidos que atraviesan la membrana celular. Este dominio es importante para la interacción cis de las claudinas.

Primer bucle extracelular

El primer bucle extracelular tiene una longitud de entre 42 y 56 aminoácidos y es más largo que el segundo. Se sospecha que las cisteínas presentes en el primer bucle extracelular forman enlaces disulfuro . Este bucle contiene aminoácidos cargados que podrían ser predictores de la selectividad de carga de las uniones estrechas. El primer bucle extracelular participa en la interacción trans de las claudinas de células adyacentes. [ 7 ]

Segundo bucle extracelular

El segundo bucle extracelular es más corto que el primero. En esta corta cadena de aminoácidos hay tres residuos hidrofóbicos. Se sospecha que estos tres residuos contribuyen a la interacción trans de proteínas entre células adyacentes. [ 7 ]

Historia

Las claudinas fueron nombradas por primera vez en 1998 por los investigadores japoneses Mikio Furuse y Shoichiro Tsukita en la Universidad de Kioto . [ 12 ] El nombre claudina proviene de la palabra latina claudere ("cerrar"), lo que sugiere la función de barrera de estas proteínas.

Estudios

Una revisión reciente analiza la evidencia sobre la estructura y función de las proteínas de la familia de las claudinas utilizando un enfoque de sistemas para comprender la evidencia generada por las técnicas de proteómica . [ 13 ]

Se sintetizó una claudina quimérica para ayudar a mejorar la comprensión tanto de la estructura como de la función de la unión estrecha. [ 14 ]

El modelado computacional es otra técnica que se utiliza para ayudar a mejorar la investigación sobre la estructura y las funciones de las claudinas. [ 9 ]

Genes

En el genoma humano se encuentran 23 genes para las proteínas claudina [ 14 ] y hay 27 dominios transmembrana en los mamíferos. [ 8 ] [ 11 ] No se observa conservación a nivel genético . A pesar de que el nivel genético no se conserva entre las claudinas, su conservación estructural es muy similar.

Véase también

Imágenes adicionales

Referencias

  1. 1 2 Hou J, Konrad M (2010-01-01). "Capítulo 7 - Claudinas y manejo renal del magnesio". En Yu AS (ed.). Temas actuales en membranas . Vol.  65. Academic Press. pp. 151–176 . doi : 10.1016/s1063-5823(10)65007-7 . ISBN  9780123810397.
  2. ↑ Furuse M (1 de enero de 2010). «Capítulo 1 - Introducción: Claudinas, uniones estrechas y barrera paracelular». En Yu AS (ed.). Temas actuales en membranas . Vol. 65. Academic Press. pp. 1–19 . doi : 10.1016/s1063-5823(10)65001-6 . ISBN   9780123810397.
  3. ↑ Szaszi K, Amoozadeh Y (2014-01-01). «Capítulo seis: Nuevas perspectivas sobre las funciones, la regulación y los roles patológicos de las uniones estrechas en el epitelio tubular renal». En Jeon KW (ed.). International Review of Cell and Molecular Biology . Vol. 308. Academic Press. pp. 205–271 . doi : 10.1016/b978-0-12-800097-7.00006-3 . ISBN   9780128000977. PMID 24411173 . 
  4. ↑ Otani T, Nguyen TP, Tokuda S, Sugihara K, Sugawara T, Furuse K, et al. (octubre de 2019). "Las claudinas y JAM-A regulan de forma coordinada la formación de uniones estrechas y la polaridad epitelial" . The Journal of Cell Biology . 218 (10): 3372–3396 . doi : 10.1083/jcb.201812157 . PMC 6781433. PMID 31467165 .   
  5. ↑ Greene C, Campbell M, Janigro D (1 de enero de 2019). «Capítulo 1: Fundamentos de la anatomía de la barrera hematoencefálica y las funciones globales». En Lonser RR, Sarntinoranont M , Bankiewicz K (eds.). Administración de fármacos al sistema nervioso . Academic Press. págs. 3-20 . doi : 10.1016/b978-0-12-813997-4.00001-3 . ISBN  978-0-12-813997-4. S2CID 198273920 . 
  6. ↑ Haseloff RF, Piontek J, Blasig IE (1 de enero de 2010). «Capítulo 5: Investigación de las interacciones cis y trans entre claudinas». En Yu AS (ed.). Temas actuales en membranas . Vol. 65. Academic Press. pp. 97–112 . doi : 10.1016/s1063-5823(10)65005-3 . ISBN   9780123810397.
  7. 1 2 3 4 Günzel D, Yu AS (abril de 2013). "Claudinas y la modulación de la permeabilidad de las uniones estrechas" . Physiological Reviews . 93 (2): 525– 569. doi : 10.1152/physrev.00019.2012 . PMC 3768107. PMID 23589827 .  
  8. 1 2 3 "Estructuras cristalinas de las claudinas: perspectivas sobre sus interacciones intermoleculares" . Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . 1205. Septiembre de 2010. doi : 10.1111/nyas.2010.1205.issue-s1 . ISSN 0077-8923 . 
  9. 1 2 Fuladi S, Jannat RW, Shen L, Weber CR, Khalili-Araghi F (enero de 2020). "Modelado computacional de la estructura y función de la claudina" . International Journal of Molecular Sciences . 21 (3): 742. doi : 10.3390/ijms21030742 . PMC 7037046. PMID 31979311 .  
  10. 1 2 Rüffer C, Gerke V (mayo de 2004). "La cola citoplasmática C-terminal de las claudinas 1 y 5, pero no su motivo de unión a PDZ, es necesaria para la localización apical en las uniones estrechas epiteliales y endoteliales". European Journal of Cell Biology . 83 (4): 135– 144. doi : 10.1078/0171-9335-00366 . PMID 15260435 . 
  11. 1 2 3 Tsukita S, Tanaka H, ​​Tamura A (febrero de 2019). "Las claudinas: de las uniones estrechas a los sistemas biológicos" . Trends in Biochemical Sciences . 44 (2): 141– 152. doi : 10.1016/j.tibs.2018.09.008 . PMID 30665499. S2CID 58640701 .  
  12. ↑ Furuse M, Fujita K, Hiiragi T, Fujimoto K, Tsukita S (junio de 1998). "Claudina-1 y -2: nuevas proteínas de membrana integrales localizadas en uniones estrechas sin similitud de secuencia con la ocludina" . The Journal of Cell Biology . 141 (7): 1539– 1550. doi : 10.1083/jcb.141.7.1539 . PMC 2132999. PMID 9647647 .  
  13. ↑ Liu F, Koval M, Ranganathan S, Fanayan S, Hancock WS, Lundberg EK, et al. (febrero de 2016). " Visión de la proteómica de sistemas de la familia de proteínas claudinas humanas endógenas" . Journal of Proteome Research . 15 (2): 339– 359. doi : 10.1021/acs.jproteome.5b00769 . PMC 4777318. PMID 26680015 .   
  14. 1 2 Taylor A, Warner M, Mendoza C, Memmott C, LeCheminant T, Bailey S, et al. (mayo de 2021). "Claudinas quiméricas: una nueva herramienta para estudiar la estructura y función de las uniones estrechas" . International Journal of Molecular Sciences . 22 (9): 4947. doi : 10.3390/ijms22094947 . PMC 8124314. PMID 34066630 .   
  15. ↑ Hou J (1 de enero de 2019). «Capítulo 7 - Canal paracelular en el sistema orgánico». En Hou J (ed.). El canal paracelular . Academic Press. págs. 93–141 . doi : 10.1016/b978-0-12-814635-4.00007-3 . ISBN  978-0-12-814635-4. S2CID 90477792 . 
  16. ↑ Hou J (1 de enero de 2019). «Capítulo 8 - Canal paracelular en la enfermedad humana». En Hou J (ed.). El canal paracelular . Academic Press. págs. 143–173 . doi : 10.1016/b978-0-12-814635-4.00008-5 . ISBN  978-0-12-814635-4. S2CID 90122806 .