El dominio similar a EGF es un dominio proteico conservado evolutivamente , que deriva su nombre del factor de crecimiento epidérmico donde se describió por primera vez. Comprende alrededor de 30 a 40 residuos de aminoácidos y se ha encontrado en una gran cantidad de proteínas principalmente animales. [2] [3] La mayoría de las ocurrencias del dominio similar a EGF se encuentran en el dominio extracelular de proteínas unidas a la membrana o en proteínas que se sabe que se secretan . Una excepción a esto es la prostaglandina-endoperóxido sintasa . El dominio similar a EGF incluye 6 residuos de cisteína que en el factor de crecimiento epidérmico se ha demostrado que forman 3 enlaces disulfuro.. Las estructuras de los dominios EGF de 4-disulfuro se han resuelto a partir de las proteínas laminina e integrina . La estructura principal de los dominios similares a EGF es una hoja β de dos hebras seguida de un bucle a una hoja β corta de dos hebras y C-terminal. Estas dos hojas β generalmente se denominan hojas principales (N-terminal) y secundarias (C-terminal). [4] Los dominios similares a EGF ocurren con frecuencia en numerosas copias en tándem en proteínas: estas repeticiones generalmente se pliegan juntas para formar un solo bloque de dominio de solenoide lineal como una unidad funcional.
Dominio similar a EGF | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | EGF | |||||||
Pfam | PF00008 | |||||||
Clan pfam | CL0001 | |||||||
InterPro | IPR000742 | |||||||
PROSITE | PDOC00021 | |||||||
SCOP2 | 1apo / SCOPe / SUPFAM | |||||||
CDD | cd00053 | |||||||
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Dominio similar a EGF, extracelular | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | EGF_2 | |||||||
Pfam | PF07974 | |||||||
Clan pfam | CL0001 | |||||||
InterPro | IPR013111 | |||||||
CDD | cd00054 | |||||||
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Subtipos
A pesar de las similitudes de los dominios similares a EGF, se han identificado distintos subtipos de dominios. [5] Los dos tipos principales propuestos de dominios similares a EGF son el dominio similar a EGF humano (hEGF) y el dominio similar al complemento C1r (cEGF), [4] que se identificó por primera vez en la proteasa C1r del complemento humano. [5] C1r es una serina proteasa altamente específica que inicia la ruta clásica de activación del complemento durante la respuesta inmune. [6] Tanto los dominios de tipo hEGF como cEGF contienen tres disulfuros y se derivan de un ancestro común que portaba cuatro disulfuros, uno de los cuales se perdió durante la evolución. Además, los dominios similares a cEGF se pueden dividir en dos subtipos (1 y 2) mientras que todos los dominios similares a hEGF pertenecen a un subtipo. [4]
La diferenciación de dominios similares a cEGF y similares a hEGF y sus subtipos se basa en características estructurales y la conectividad de sus enlaces disulfuro. Los dominios de tipo cEGF y hEGF tienen una forma y orientación distintas de la hoja menor y una semicistina C-terminal tiene una posición diferente. Las cisteínas perdidas del ancestro común difieren entre dominios similares a cEGF y hEGF y, por lo tanto, estos tipos difieren en sus enlaces disulfuro. La diferenciación de cEGF en subtipos 1 y 2, que probablemente ocurrió después de su separación de hEGF, se basa en diferentes números de residuos entre las distintas semicistinas. Se puede encontrar un motivo de unión a calcio ubicado en el N-terminal en dominios de hEGF, así como en dominios similares a cEGF y, por lo tanto, no es adecuado para diferenciarlos. [4]
Los dominios similares a hEGF y cEGF también contienen modificaciones postraduccionales , que a menudo son inusuales y difieren entre dominios similares a hEGF y cEGF. Estas modificaciones postraduccionales incluyen O-glicosilaciones, principalmente modificaciones de O-fucosa y β-hidroxilación de aspartato y residuos de asparagina. Las modificaciones de O-fucosa solo se han detectado en dominios similares a hEGF y son importantes para el plegamiento adecuado del dominio similar a hEGF. La β-hidroxilación aparece en dominios similares a hEGF y cEGF, el primero se hidroxila en un ácido aspártico mientras que el último se hidroxila en un residuo de asparagina. El papel biológico de esta modificación postraduccional no está claro, [4] pero los ratones con un knockout de la enzima aspartil-β-hidroxilación muestran defectos de desarrollo. [7]
Las proteínas que contienen dominios similares a EGF están muy extendidas y pueden ser exclusivamente similares a hEGF o cEGF, o contener una mezcla de ambos. En muchas proteínas mitogénicas y de desarrollo como Notch y Delta, los dominios similares a EGF son solo del tipo hEGF. Otras proteínas contienen solo cEGF, como trombomodulina y el receptor de LDL . En las proteínas EGF mixtas, los dominios similares a hEGF y cEGF se agrupan junto con los hEGF que siempre son N-terminales de los cEGF. Dichas proteínas están involucradas en la coagulación de la sangre o son componentes de la matriz extracelular como la fibrilina y LTBP-1 (proteína de unión beta 1 del factor de crecimiento transformante latente). Además de los tres tipos de tipo disulfuro de tipo hEGF y cEGF mencionados anteriormente, existen proteínas que llevan un dominio tipo EGF de cuatro disulfuro como laminina e integrina. [4]
Los dos principales subtipos de dominios similares a EGF, hEGF y cEGF, no solo son distintos en su estructura y conformación, sino que también tienen funciones diferentes. Esta hipótesis está respaldada por la investigación sobre LTBP-1. LTBP-1 ancla el factor de crecimiento transformante β (TGF-β) a la matriz extracelular. Los dominios similares a hEGF desempeñan un papel en el direccionamiento del ensamblaje de LTBP-1 / TGF-β a la matriz extracelular. Una vez unido a la matriz extracelular, TGF-β se disocia de las subunidades de hEGF para permitir su activación posterior. Los dominios similares a cEGF parecen desempeñar un papel inespecífico en esta activación al promover la escisión de LTBP-1 del TGF-β por diversas proteasas. [4]
En conclusión, aunque se agrupan distintos dominios similares a EGF, los subtipos se pueden separar claramente por su secuencia, conformación y, lo más importante, su función.
Papel en el sistema inmunológico y la apoptosis.
Las selectinas , un grupo de proteínas que participan en el rodamiento de leucocitos hacia una fuente de inflamación, contienen un dominio similar a EGF junto con un dominio de lectina y repeticiones de consenso cortas (SCR). [8] [9] Las funciones del dominio similar a EGF varían entre diferentes tipos de selectina. Kansas y colaboradores pudieron demostrar que el dominio similar a EGF no es necesario para la máxima adhesión celular en L-selectina (expresada en linfocitos). Sin embargo, está implicado tanto en el reconocimiento de ligandos como en la adhesión en P-selectina (expresada en plaquetas) y también puede estar implicado en interacciones proteína-proteína. Se ha sugerido que las interacciones entre los dominios de lectina y los ligandos de carbohidratos podrían ser dependientes del calcio. [8]
Las células dendríticas humanas inmaduras parecen requerir interacciones con los dominios de selectinas similares a EGF durante su proceso de maduración. El bloqueo de esta interacción con anticuerpos monoclonales de dominio anti-tipo EGF previene la maduración de las células dendríticas. Las células inmaduras no activan las células T y producen menos interleucina 12 que las células dendríticas de tipo salvaje. [10]
Phan y col. pudo mostrar que la inserción artificial de un sitio de N-glicosilación en los dominios similares a EGF en las selectinas P y L aumentaba las afinidades de las selectinas por sus ligandos y conducía a un rodamiento más lento. [9] Por lo tanto, los dominios similares a EGF parecen desempeñar un papel crucial en los movimientos de los leucocitos hacia los estímulos inflamatorios.
El dominio similar a EGF también forma parte de las lamininas, un grupo importante de proteínas extracelulares. Los dominios similares a EGF suelen estar enmascarados en membranas intactas, pero quedan expuestos cuando la membrana se destruye, por ejemplo, durante la inflamación, estimulando así el crecimiento de la membrana y restaurando las partes dañadas de la membrana. [11]
Además, se ha demostrado que las repeticiones del dominio de tipo EGF del dominio estabilina-2 reconocen y se unen específicamente a las células apoptóticas, probablemente reconociendo la fosfatidilserina , un marcador celular apoptótico ("señal de comerme"). [12] Park y col. demostraron además que los dominios pueden alterar competitivamente el reconocimiento de células apoptóticas por macrófagos.
En conclusión, el dominio similar a EGF parece desempeñar un papel vital en las respuestas inmunitarias, así como en la eliminación de células muertas en el organismo.
Ligante de calcio
Los dominios similares a EGF que se unen al calcio (dominios similares a cbEGF) desempeñan un papel fundamental en enfermedades como el síndrome de Marfan [13] o el trastorno hemorrágico ligado al cromosoma X, hemofilia B [14] y se encuentran entre los más abundantes de unión al calcio extracelular dominios. [15] Es importante destacar que los dominios similares a cbEGF imparten funciones específicas a una variedad de proteínas en la cascada de coagulación sanguínea. Los ejemplos incluyen los factores de coagulación VII , IX y X , la proteína C y su cofactor proteína S. [15]
Los dominios similares a EGF que se unen al calcio se componen típicamente de 45 aminoácidos, dispuestos como dos láminas beta antiparalelas. [15] Varios residuos de cisteína dentro de esta secuencia forman puentes disulfuro.
Los dominios similares a cbEGF no muestran desviaciones estructurales significativas de los dominios similares a EGF; sin embargo, como sugiere el nombre, los dominios similares a cbEGF se unen a un único ion calcio . La afinidad de unión al calcio varía ampliamente y, a menudo, depende de dominios adyacentes. [15] El motivo de consenso para la unión del calcio es Asp-Leu / Ile-Asp-Gln-Cys. La coordinación del calcio se correlaciona fuertemente con una modificación postraduccional inusual de dominios similares a cbEGF: una asparagina o un aspartato son beta-hidroxilados dando lugar a eritro-beta-hidroxiasparagina (Hyn) o ácido eritro-beta-hidroxiaspártico (Hya), respectivamente. Hya se puede encontrar en el módulo cbEGF N-terminal (ver más abajo) de los factores IX, X y proteína C.La modificación de Hyn parece ser más prevalente que Hya y se ha demostrado que ocurre en la fibrilina-1, una proteína de la matriz extracelular. . [16] Ambas modificaciones son catalizadas por la dioxigenasa Asp / Asn-beta-hidroxilasa, [17] y son exclusivas de los dominios EGF en eucariotas. [15]
Se han informado más modificaciones postraduccionales. La glicosilación en forma de di- o trisacáridos ligados a O puede ocurrir en un residuo de serina entre las dos primeras cisteínas de los factores de coagulación sanguínea VII y IX. [18] [19] [20] El factor VII exhibe una fucosa ligada a O en Ser60. [20]
Múltiples dominios cbEGF a menudo están conectados por uno o dos aminoácidos para formar matrices repetitivas más grandes, aquí denominadas "módulos cbEGF". En la cascada de la coagulación sanguínea, los factores de coagulación VII, IX y X y la proteína C contienen un tándem de dos módulos cbEGF, mientras que la proteína S tiene cuatro. Impresionantemente, en fibrilina-1 y fibrilina-2, se han encontrado 43 módulos de cbEGF. [21] La modularidad de estas proteínas agrega complejidad a la proteína-proteína, pero también a la interacción módulo-módulo. En los factores VII, IX y X, los dos módulos de cbEGF están precedidos por un módulo que contiene ácido gamma-carboxiglutámico (Gla) N-terminal (el módulo Gla ). [15] Los estudios in vitro sobre el tándem Gla-cbEGF aislado del factor X revelaron un valor de K d de 0,1 mM para la unión al calcio [18] con concentraciones plasmáticas de calcio libre en sangre de aproximadamente 1,2 mM. Sorprendentemente, en ausencia del módulo Gla, el módulo cbEGF exhibe un valor de K d de 2,2 mM para el calcio. [17] Por lo tanto, la presencia del módulo Gla aumenta 20 veces la afinidad por el calcio. De manera similar, la actividad de los módulos Gla y serina proteasa es modificada por los módulos cbEGF. En ausencia de calcio, los módulos Gla y cbEGF son muy móviles. Sin embargo, a medida que el módulo cbEGF se asocia con el calcio, el movimiento del módulo Gla está significativamente restringido porque el módulo cbEGF ahora adopta una conformación que bloquea el módulo Gla vecino en una posición fija. [22] [23] Por lo tanto, la coordinación del calcio induce cambios conformacionales que, a su vez, podrían modular la actividad enzimática.
La alteración de la coordinación del calcio puede provocar trastornos graves. La unión defectuosa del calcio al factor IX de la coagulación contribuye al desarrollo de la hemofilia B. Los individuos afectados por esta enfermedad hereditaria tienden a desarrollar hemorragias, lo que puede conducir a afecciones potencialmente mortales. La causa de la hemofilia B es la disminución de la actividad o la deficiencia del factor IX de coagulación sanguínea. Se cree que las mutaciones puntuales que provocan una disminución de la afinidad del factor IX por el calcio están implicadas en este trastorno hemorrágico. [15] Sobre una base molecular, parece que la hemofilia B puede ser el resultado de una capacidad alterada para localizar el módulo Gla de manera eficiente, como suele ocurrir después de la coordinación del calcio por el módulo cbEGF en el factor IX completamente funcional. [15] Se cree que este defecto afecta la función biológica del factor IX. Un problema similar ocurre en pacientes que padecen hemofilia B y portan una mutación (Glu78Lys) en el factor IX que evita la interacción de los dos módulos cbEGF entre sí. [15] Por el contrario, en individuos sanos, Glu78 en el primer módulo cbEGF contacta con Arg94 en el segundo módulo cbEGF y, por lo tanto, alinea ambos módulos. [24] Por lo tanto, las interacciones dominio-dominio (facilitadas parcialmente por la coordinación del calcio) son cruciales para la actividad catalítica de las proteínas involucradas en la cascada de coagulación sanguínea.
Proteínas que contienen este dominio
A continuación se muestra una lista de proteínas humanas que contienen el dominio similar a EGF:
- AGC1 ; AGRIN ; AREG ; ATRN ; ATRNL1 ;
- BCAN ; BMP1 ; BTC ;
- C1S ; CASPR4 ; CD248 ; CD93 ; CELSR1 ; CELSR2 ; CELSR3 ; CLEC14A ; CNTNAP1 ; CNTNAP2 ; CNTNAP3 ; CNTNAP4 ; CNTNAP5 ; COMP ; COX-2 ; CRB1 ; CRB2 ; CSPG3 ; CUBN ;
- DLK1 ; DLL1 ; DLL3 ; DLL4 ; DNER ;
- EDIL3 ; EGF ; EGFL11 ; EGFL8 ; EGFL9 ; EGFLAM ; EPGN ; EREG ;
- F7 ; F9 ; F10 ; F12 ; FAT ; FAT2 ; FAT4 ; FBN1 ; FBN2 ; FBN3 ;
- GAS6 ;
- HABP2 ; HBEGF ; HEG1 ; HGFAC ; HMCN1 ; HSPG2 ;
- ITGB5 ;
- JAG1 ; JAG2 ;
- LDLR ; LRP1 ; LRP10 ; LRP1B ; LRP2 ; LRP4 ; LRP5 ; LRP6 ; LRP8 ; LTBP1 ; LTBP2 ; LTBP3 ; LTBP4 ;
- MATN1 ; MATN2 ; MATN3 ; MATN4 ; MEGF12 ; MEGF6 ; MEP1A ; MEP1B ; MFGE8 ; MMRN1 ; MMRN1 ; MUC4 ;
- NAGPA ; NID1 ; NID2 ; NOTCH1 ; NOTCH2 ; NOTCH2NL ; NOTCH3 ; NOTCH4 ; NRG1 ; NRG2 ; NRG3 ; NRG4 ; NRXN1 ; NRXN2 ; NRXN3 ; NTNG2 ;
- ODZ1 ; ODZ2 ; OIT3 ;
- PLAT ; PP187 ; PROC ; PROS1 ; PROZ ; PTGS1 ; PTGS2 ;
- RAMPA ;
- SCUBE1 ; SCUBE2 ; SCUBE3 ; SEL-OB ; SELE ; VENDER ; SELP ; SLIT1 ; SLIT2 ; SLIT3 ; SNED1 ; STAB1 ; STAB2 ; SVEP1 ;
- TECTA ; TGFA ; THBD ; THBS1 ; THBS2 ; THBS4 ; TIE1 ; TLL1 ; TLL2 ; TMEFF1 ; TMEFF2 ; TNC ; TNXB ;
- UMOD ;
- VASN ; VCAN ; VLDLR ; VWA2 ;
- WIF1 ;
- ZAN ;
Ver también
- Factor de crecimiento epidérmico
Referencias
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