En biología , las caveolas (del latín "pequeñas cuevas"; singular, caveola ), que son un tipo especial de balsa lipídica , son pequeñas invaginaciones (50-100 nanómetros ) de la membrana plasmática en muchos tipos de células de vertebrados , especialmente en las células endoteliales . adipocitos y células de notocorda embrionarias . [1] Fueron descubiertos originalmente por E. Yamada en 1955. [2]
Estas estructuras en forma de matraz son ricas en proteínas y lípidos como el colesterol y los esfingolípidos y tienen varias funciones en la transducción de señales . [3] También se cree que desempeñan un papel en la mecanoprotección , la mecanosensación, la endocitosis , la oncogénesis y la absorción de bacterias patógenas y ciertos virus . [4] [5] [6] [7]
Caveolinas
Inicialmente se pensó que la formación y el mantenimiento de las caveolas se debían principalmente a la caveolina , [8] una proteína de 21 kD. Hay tres genes homólogos de caveolina expresados en células de mamíferos: Cav1, Cav2 y Cav3. Estas proteínas tienen una topología común: extremo N citoplásmico con dominio de andamiaje, dominio transmembrana de horquilla larga y extremo C citoplásmico. Las caveolinas se sintetizan como monómeros y se transportan al aparato de Golgi. Durante su transporte posterior a través de la vía secretora, las caveolinas se asocian con balsas lipídicas y forman oligómeros (14-16 moléculas). Estas caveolinas oligomerizadas forman las caveolas. La presencia de caveolina conduce a un cambio local en la morfología de la membrana. [9]
Cavins
Las proteínas Cavin surgieron a fines de la década de 2000 como los principales componentes estructurales que controlan la formación de caveola. [10] [11] [12] [13] La familia de proteínas cavin consiste en Cavin1 (también conocida como PTRF), Cavin2 (también conocida como SDPR), Cavin3 (también conocida como SRBC) y Cavin4 (también conocida como MURC). Se ha demostrado que Cavin1 es el principal regulador de la formación de caveola en múltiples tejidos, con la única expresión de Cavin1 suficiente para la formación morfológica de caveola en células que carecen de caveola pero abundan en Cav1. [14] [10] Cavin4, análogo a Cav3, es específico del músculo. [11]
Endocitosis caveolar
Las caveolas son una fuente de endocitosis dependiente de balsa independiente de clatrina. La capacidad de las caveolinas para oligomerizar debido a sus dominios de oligomerización es necesaria para la formación de vesículas endocíticas caveolares. La oligomerización conduce a la formación de microdominios ricos en caveolina en la membrana plasmática. El aumento de los niveles de colesterol y la inserción de los dominios de andamiaje de las caveolinas en la membrana plasmática conduce a la expansión de la invaginación caveolar y a la formación de vesículas endocíticas. La fisión de la vesícula desde la membrana plasmática es luego mediada por GTPasa dinamina II, que se localiza en el cuello de la vesícula en gemación. La vesícula caveolar liberada puede fusionarse con endosoma o caveosoma temprano. El caveosoma es un compartimento endosómico con pH neutro que no tiene marcadores endosomales tempranos. Sin embargo, contiene moléculas internalizadas por la endocitosis caveolar. [9] [15]
Este tipo de endocitosis se utiliza, por ejemplo, para la transcitosis de albúmina en células endoteliales o para la internalización del receptor de insulina en adipocitos primarios. [9]
Otros roles de caveolas
- Se ha demostrado que las caveolas son necesarias para la protección de las células del estrés mecánico en múltiples tipos de tejidos, como los músculos esqueléticos, las células endoteliales y las células notocorda. [16] [17] [18]
- Algunos patógenos pueden utilizar las caveolas para la entrada a la célula y, por lo tanto, evitan la degradación en los lisosomas. Sin embargo, algunas bacterias no usan caveolas típicas, sino solo áreas ricas en caveolina de la membrana plasmática. Los patógenos que explotan esta vía endocítica incluyen virus como el SV40 y el virus del polioma y bacterias como algunas cepas de Escherichia coli , Pseudomonas aeruginosa y Porphyromonas gingivalis . [15]
- Las caveolas también tienen un papel en la señalización celular. Las caveolinas se asocian con algunas moléculas de señalización (por ejemplo, eNOS) a través de su dominio de andamiaje y, por lo tanto, pueden regular su señalización. Las caveolas también participan en la regulación de los canales y en la señalización del calcio. [15]
- Las caveolas también participan en la regulación de los lípidos. Los adipocitos expresan altos niveles de caveolina Cav1. La caveolina se asocia con el colesterol, los ácidos grasos y las gotitas de lípidos y participa en su regulación. [15]
- Las caveolas también pueden actuar como mecanosensores en varios tipos de células. En las células endoteliales, las caveolas están involucradas en la sensación de flujo. La exposición crónica al estímulo de flujo conduce a un aumento de los niveles de caveolina Cav1 en la membrana plasmática, su fosforilación, la activación de la enzima de señalización eNOS y la remodelación de los vasos sanguíneos. En las células del músculo liso, la caveolina Cav1 tiene un papel en la detección de estiramiento que desencadena la progresión del ciclo celular. [15]
Inhibidores
Algunos inhibidores conocidos de la vía de las caveolas son la filipina III, la genisteína y la nistatina . [9]
Ver también
- Pinocitosis
Referencias
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enlaces externos
- Imagen de histología: 21402loa - Sistema de aprendizaje de histología en la Universidad de Boston