Las beta defensinas son una familia de defensinas de mamíferos . Las beta defensinas son péptidos antimicrobianos implicados en la resistencia de las superficies epiteliales a la colonización microbiana.
Beta defensina | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | Defensin_beta | |||||||
Pfam | PF00711 | |||||||
InterPro | IPR001855 | |||||||
SCOP2 | 1bnb / SCOPe / SUPFAM | |||||||
Superfamilia OPM | 54 | |||||||
Proteína OPM | 1ut3 | |||||||
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Las defensinas son péptidos microbicidas catiónicos de 2-6 kDa activos contra muchas bacterias gramnegativas y grampositivas, hongos y virus envueltos, [1] que contienen tres pares de enlaces disulfuro intramoleculares. Sobre la base de su tamaño y patrón de enlaces disulfuro, las defensinas de mamíferos se clasifican en categorías alfa, beta y theta. Todas las especies de mamíferos exploradas hasta ahora tienen beta-defensinas. En las vacas, existen hasta 13 beta-defensinas en los neutrófilos. Sin embargo, en otras especies, las beta-defensinas son producidas con mayor frecuencia por las células epiteliales que recubren varios órganos (por ejemplo, la epidermis, el árbol bronquial y el tracto genitourinario.
Las beta-defensinas humanas, de conejo y de cobaya, así como la beta-defensina-2 humana (hBD2), inducen la activación y desgranulación de los mastocitos, dando como resultado la liberación de histamina y prostaglandina D2. [2]
Genes
Las β-defensinas codifican genes que afectan la función del sistema inmunológico innato . [3] Estos genes son responsables de la producción de péptidos antimicrobianos que se encuentran en los glóbulos blancos como macrófagos , granulocitos y células NK. Las β-defensinas también se encuentran en las células epiteliales . [4] Los polimorfismos de un solo nucleótido ( SNP ) se encuentran en los genes que codifican las β-defensinas. [5] La presencia de SNP es menor en las regiones codificantes en comparación con las regiones no codificantes. [5] Es muy probable que la aparición de SNP en la región codificante afecte a la resistencia frente a infecciones a través de cambios en las secuencias de proteínas que darán lugar a diferentes funciones biológicas. [5]
Iniciación
Los receptores como los receptores tipo toll (TLR) y los receptores tipo nod (NLR) activarán el sistema inmunológico mediante la unión de ligandos como los lipopolisacáridos y el peptidoglicano . [6] Los receptores tipo Toll se expresan en las células epiteliales intestinales [7] o en las células presentadoras de antígenos (APC), como las células dendríticas , los linfocitos B y los macrófagos . [6] Cuando los receptores se activan , se produce una reacción en cascada y se liberan sustancias como citocinas y péptidos antimicrobianos [8] . [6]
Función
Las β-defensinas son catiónicas y, por lo tanto, pueden interactuar con la membrana de los microbios invasores, que son negativos debido a los lipopolisacáridos (LPS) y al ácido lipoteicoico (LTA) que se encuentran en la membrana celular . [1] Los péptidos tienen mayor afinidad por el sitio de unión en comparación con los iones Ca2 + y Mg2 +. [5] Por lo tanto, los péptidos intercambiarán lugar con esos iones, lo que afectará la estabilidad de la membrana. [5] Los péptidos tienen un tamaño mayor en comparación con los iones que provocan cambios en la estructura de la membrana. [5] Debido a los cambios en el potencial eléctrico , los péptidos atravesarán la membrana y, por lo tanto, se agregarán en dímeros . [9] El complejo de poros se creará como resultado de la ruptura de los enlaces de hidrógeno entre los aminoácidos en el extremo terminal de las hebras que conectan los monómeros de las defensinas. [9] La formación del complejo de poros provocará la despolarización de la membrana y la lisis celular . [5]
Las defensinas no solo tienen la capacidad de fortalecer el sistema inmunológico innato, sino que también pueden mejorar el sistema inmunológico adaptativo mediante la quimiotaxis de monocitos , linfocitos T , células dendríticas y mastocitos en el sitio de la infección. [5] Las defensinas también mejorarán la capacidad de fagocitosis de los macrófagos . [5]
Β-defensinas aviarias
Las β-defensinas se clasifican en tres clases y las β-defensinas aviarias constituyen una de las clases. [3] Esta división se basa en la clasificación de Zhang y tanto la longitud, la homología de los péptidos como la estructura genética son factores que afectan la clasificación. [9]
Las β-defensinas aviares se separan en heterófilos y no heterófilos aviares . Los heterófilos aviares se pueden dividir en dos subclases, dependiendo del número de residuos homólogos presentes en el genoma . [9]
Los heterófilos aviares carecen de mecanismos oxidativos protectores, como el superóxido y la mieloperoxidasa . Haciendo que los mecanismos no oxidativos, como los lisosomas y los péptidos catiónicos, sean aún más importantes. [9]
Evolución
Los genes de las β-defensinas se encuentran en los vertebrados, incluidos los mamíferos, reptiles, aves y peces. [10] El hecho de que las defensinas alfa y theta estén ausentes en vertebrados más viejos, como aves y peces, indica que las defensinas deben haber evolucionado a partir del mismo gen ancestral que codifica las defensinas beta. [11] De hecho, estas defensinas de esta superfamilia están relacionadas con las "grandes defensinas" que se encuentran en los animales invertebrados, lo que indica orígenes incluso anteriores. [10]
En 2001, se pensó que las β-defensinas eran similares a las defensinas ancestrales a partir de una comparación de secuencias de β-defensinas, α-defensinas y defensinas de insectos . [12] Los análisis estructurales posteriores han sugerido que las β-defensinas, α-defensinas , θ-defensinas y las grandes defensinas comparten un origen evolutivo, pero están separadas de las defensinas que se encuentran en insectos, hongos y plantas. [13]
Además de otras defensinas antimicrobianas, existen proteínas similares a las defensinas relacionadas que han desarrollado otras funciones. Estos incluyen toxinas que se encuentran en serpientes (por ejemplo, crotamina ), lagartos barbudos y ornitorrincos. [14]
Historia
La primera beta-defensina descubierta fue el péptido antimicrobiano traqueal, que se encontró en las vías respiratorias bovinas en 1991. [15] La primera beta-defensina humana, HBD1, se descubrió en 1995, [2] seguida por la HBD2 en 1997. [16]
Proteínas humanas que contienen este dominio
DEFB1 ; DEFB103A ; DEFB105A ; DEFB105B ; DEFB106 ; DEFB108B ; DEFB109 ; DEFB110 ; DEFB111 ; DEFB114 ; DEFB130 ; DEFB136 ; DEFB4 ; SPAG11A ;
Ver también
- Defensin
- α-defensina
- β-defensina
- θ-defensina
- Péptido antimicrobiano lingual
Referencias
- ↑ a b White SH, Wimley WC, Selsted ME (agosto de 1995). "Estructura, función e integración de membranas de defensinas". Curr. Opin. Struct. Biol . 5 (4): 521–7. doi : 10.1016 / 0959-440X (95) 80038-7 . PMID 8528769 .
- ^ a b Bensch KW, Raida M, Mägert HJ, Schulz-Knappe P, Forssmann WG (julio de 1995). "hBD-1: una nueva beta-defensina de plasma humano". FEBS Lett . 368 (2): 331–5. doi : 10.1016 / 0014-5793 (95) 00687-5 . PMID 7628632 .
- ^ a b Hellgren O, Sheldon BC (julio de 2011). "El protocolo específico de locus para nueve genes inmunes innatos diferentes (péptidos antimicrobianos: β-defensinas) a través de especies de aves paseriformes revela una variación de codificación dentro de la especie y un caso de polimorfismos de especies trans". Recursos de ecología molecular . 11 (4): 686–692. doi : 10.1111 / j.1755-0998.2011.02995.x .
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Otras lecturas
- Liu L, Zhao C, Heng HH, Ganz T (agosto de 1997). "La beta-defensina-1 humana y las alfa-defensinas están codificadas por genes adyacentes: dos familias de péptidos con diferentes topologías de disulfuro comparten una ascendencia común". Genómica . 43 (3): 316-20. doi : 10.1006 / geno.1997.4801 . PMID 9268634 .