Elastina

Elastina
Identificadores
Alias	tropoelastinalastina ELN
Identificaciones externas	GeneCards : [1]
Ortólogos
Especies	Humano	Ratón
Entrez	n / A	n / A
Ensembl	n / A	n / A
UniProt	n a	n / A
RefSeq (ARNm)	n / A	n / A
RefSeq (proteína)	n / A	n / A
Ubicación (UCSC)	n / A	n / A
Búsqueda en PubMed	n / A	n / A
Wikidata
Ver / editar humano

La elastina es una proteína clave de la matriz extracelular . ^[1] Es muy elástico y está presente en el tejido conectivo, lo que permite que muchos tejidos del cuerpo recuperen su forma después de estirarse o contraerse. La elastina ayuda a la piel a volver a su posición original cuando se pincha o se pellizca. La elastina también es un tejido portador de carga importante en los cuerpos de los vertebrados y se utiliza en lugares donde se requiere almacenar energía mecánica. En los seres humanos, la elastina está codificada por el gen ELN . ^[2]

Función

El gen ELN codifica una proteína que es uno de los dos componentes de las fibras elásticas . La proteína codificada es rica en aminoácidos hidrófobos como la glicina y la prolina , que forman regiones hidrófobas móviles unidas por enlaces cruzados entre residuos de lisina . ^[3] Se han encontrado múltiples variantes de transcripción que codifican diferentes isoformas para este gen. ^[3] El precursor soluble de elastina es la tropoelastina. ^[4] La caracterización del desorden es consistente con un mecanismo de retroceso elástico impulsado por la entropía. Se concluye que el trastorno conformacional es una característica constitutiva de la estructura y función de la elastina.^[5]

Importancia clínica

Las deleciones y mutaciones en este gen están asociadas con la estenosis aórtica supravalvular (SVAS) y la cutis laxa autosómica dominante . ^[3] Otros defectos asociados en la elastina incluyen el síndrome de Marfan , enfisema causado por deficiencia de α 1 -antitripsina , aterosclerosis , síndrome de Buschke-Ollendorff , síndrome de Menkes , pseudoxantoma elástico y síndrome de Williams . ^[6]

Elastosis

La elastosis es la acumulación de elastina en los tejidos y es una forma de enfermedad degenerativa . ^[7] Hay una multitud de causas, pero la causa más común es la elastosis actínica de la piel, también conocida como elastosis solar , que es causada por la exposición prolongada y excesiva al sol, un proceso conocido como fotoenvejecimiento . Las causas poco frecuentes de elastosis cutánea incluyen elastosis perforante serpiginosa , elastosis calcificada perforante y elastosis focal lineal . ^[7]

Causas de la elastosis cutánea

Condición	Características distintivas	Histopatología
Elastosis actínica (más común, también llamada elastosis solar)	Elastina que reemplaza las fibras de colágeno de la dermis papilar y la dermis reticular
Elastosis perforans serpiginosa	Fibras elásticas degeneradas y conductos perforantes transepidérmicos (la flecha en la imagen apunta a uno de ellos) [8]
Elastosis calcificada perforante	Agrupamiento de fibras elásticas cortas en la dermis. [8]
Elastosis focal lineal	Acumulación de material elastótico fragmentado dentro de la dermis papilar y eliminación transcutánea de fibras elastóticas. [8]

Composición

Elastina estirada aislada de aorta bovina

En el cuerpo, la elastina generalmente se asocia con otras proteínas en los tejidos conectivos. La fibra elástica del cuerpo es una mezcla de elastina amorfa y fibrilina fibrosa . Ambos componentes están hechos principalmente de aminoácidos más pequeños como glicina , valina , alanina y prolina . ^{[6] [9]} La elastina total varía de 58 a 75% del peso de la arteria seca desgrasada en las arterias caninas normales. ^[10]La comparación entre tejidos frescos y digeridos muestra que, al 35% de tensión, un mínimo del 48% de la carga arterial es transportada por elastina, y un mínimo del 43% del cambio en la rigidez del tejido arterial se debe al cambio en la rigidez de la elastina. . ^[11]

Distribución de tejidos

La elastina cumple una función importante en las arterias como medio de propagación de ondas de presión para ayudar al flujo sanguíneo y es particularmente abundante en grandes vasos sanguíneos elásticos como la aorta . La elastina también es muy importante en los pulmones , ligamentos elásticos , cartílago elástico , la piel , y la vejiga . Está presente en todos los vertebrados por encima del pez sin mandíbula . ^[12]

Características

La elastina es una proteína de vida muy larga, con una vida media de más de 78 años en humanos. ^[13]

Investigación clínica

Se ha estudiado la viabilidad de usar tropoelastina humana recombinante para permitir la producción de fibra de elastina para mejorar la flexibilidad de la piel en heridas y cicatrices. ^{[14] [15]} Después de inyecciones subcutáneas de tropoelastina humana recombinante en heridas recientes, se encontró que no hubo mejoría en la cicatrización o la flexibilidad de la eventual cicatrización. ^{[14] [15]}

Biosíntesis

Precursores de tropoelastina

La elastina se produce uniendo muchas moléculas de proteína tropoelastina precursoras solubles pequeñas (50-70 kDa ), para formar el complejo masivo insoluble y duradero final. Las moléculas de tropoelastina no ligadas normalmente no están disponibles en la célula, ya que se entrecruzan en fibras de elastina inmediatamente después de su síntesis por la célula, después de su exportación a la matriz extracelular ^[16] .

Cada tropoelastina consta de una cadena de 36 dominios pequeños , cada uno de los cuales pesa aproximadamente 2 kDa en una conformación de espiral aleatoria . La proteína consta de dominios hidrófobos e hidrófilos alternos , que están codificados por exones separados , de modo que la estructura del dominio de la tropoelastina refleja la organización de exones del gen. Los dominios hidrófilos contienen motivos Lys-Ala (KA) y Lys-Pro (KP) que participan en la reticulación durante la formación de elastina madura. En los dominios KA, los residuos de lisina se presentan como pares o tripletes separados por dos o tres residuos de alanina (por ejemplo, AAAKAAKAA) mientras que en los dominios KP los residuos de lisina están separados principalmente por residuos de prolina (por ejemplo, KPLKP).

Agregación

La tropoelastina se agrega a temperatura fisiológica debido a interacciones entre dominios hidrófobos en un proceso llamado coacervación . Este proceso es reversible y está controlado termodinámicamente y no requiere escisión de proteínas . El coacervado se vuelve insoluble por reticulación irreversible .

Reticulación

Para producir fibras de elastina maduras, las moléculas de tropoelastina se entrecruzan a través de sus residuos de lisina con moléculas de entrecruzamiento de desmosina e isodesmosina . La enzima que realiza la reticulación es la lisil oxidasa , mediante una reacción de síntesis de piridina de Chichibabin in vivo . ^[17]

Biología molecular

Estructura del dominio de la tropoelastina humana

En los mamíferos, el genoma solo contiene un gen para la tropoelastina, llamado ELN . El gen ELN humano es un segmento de 45 kb en el cromosoma 7 y tiene 34 exones interrumpidos por casi 700 intrones, siendo el primer exón un péptido señal que asigna su localización extracelular. La gran cantidad de intrones sugiere que la recombinación genética puede contribuir a la inestabilidad del gen, dando lugar a enfermedades como la SVAS . La expresión del ARNm de tropoelastina está altamente regulada en al menos ocho sitios de inicio de la transcripción diferentes .

Las variantes tisulares de elastina se producen mediante un corte y empalme alternativo del gen de la tropoelastina. Hay al menos 11 isoformas de tropoelastina humana conocidas. estas isoformas están reguladas por el desarrollo, sin embargo, existen diferencias mínimas entre los tejidos en la misma etapa de desarrollo. ^[6]

Ver también

• Cutis laxa
• Fibras elásticas
• Receptor de elastina
• Resilina : una proteína invertebrada
• Síndrome de Williams

Referencias

1. Mithieux, SM; Weiss, AS (2005). "Elastina". Avances en la química de proteínas . 70 : 437–61. doi : 10.1016 / S0065-3233 (05) 70013-9 . ISBN 9780120342709. PMID  15837523 .
2. Curran, Mark E .; Atkinson, Donald L .; Ewart, Amanda K .; Morris, Colleen A .; Leppert, Mark F .; Keating, Mark T. (9 de abril de 1993). "El gen de la elastina está alterado por una translocación asociada con la estenosis aórtica supravalvular". Celular . 73 (1): 159-168. doi : 10.1016 / 0092-8674 (93) 90168-P . PMID 8096434 . S2CID 8274849 .  
3. "Entrez Gene: elastina" .
4. "Elastina (ELN)" . Consultado el 31 de octubre de 2011 .
5. Muiznieks LD, Weiss AS, Keeley FW (abril de 2010). "Desorden estructural y dinámica de la elastina". Bioquímica y Biología Celular . 88 (2): 239–50. doi : 10.1139 / o09-161 . PMID 20453927 . 
6. Vrhovski, Bernadette; Weiss, Anthony S. (15 de noviembre de 1998). "Bioquímica de la tropoelastina" . Revista europea de bioquímica . 258 (1): 1–18. doi : 10.1046 / j.1432-1327.1998.2580001.x . PMID 9851686 . 
7. Beth Wright. "Elastosis" . DermNet NZ .
8. Hosen, Mohammad J .; Lamoen, Anouck; De Paepe, Anne; Vanakker, Olivier M. (2012). "Histopatología del pseudoxantoma elástico y trastornos relacionados: distintivos histológicos y pistas diagnósticas" . Scientifica . 2012 : 1-15. doi : 10.6064 / 2012/598262 . ISSN 2090-908X . PMC 3820553 . PMID 24278718 .   
   - Creative Commons Reconocimiento 3.0 Unported License
9. Kielty CM, Sherratt MJ, Shuttleworth CA (julio de 2002). "Fibras elásticas". Revista de ciencia celular . 115 (Pt 14): 2817-28. PMID 12082143 . 
10. Fischer GM, Llaurado JG (agosto de 1966). "Contenido de colágeno y elastina en arterias caninas seleccionadas de lechos vasculares funcionalmente diferentes" . Investigación de circulación . 19 (2): 394–399. doi : 10.1161 / 01.res.19.2.394 . PMID 5914851 . 
11. Lammers SR, Kao PH, Qi HJ, Hunter K, Lanning C, Albietz J, Hofmeister S, Mecham R, Stenmark KR, Shandas R (octubre de 2008). "Cambios en la relación estructura-función de la elastina y su impacto en la mecánica arterial pulmonar proximal de terneros hipertensos" . Revista estadounidense de fisiología. Fisiología cardíaca y circulatoria . 295 (4): H1451–9. doi : 10.1152 / ajpheart.00127.2008 . PMC 2593497 . PMID 18660454 .  
12. Sage EH, Gray WR (1977). "Evolución de la estructura de elastina". Elastina y tejido elástico . Avances en Medicina y Biología Experimental . 79 . págs. 291–312. doi : 10.1007 / 978-1-4684-9093-0_27 . ISBN 978-1-4684-9095-4. PMID  868643 .
13. Toyama, Brandon H .; Hetzer, Martin W. (enero de 2013). "Homeostasis de proteínas: vivir mucho tiempo, no prosperará" . Reseñas de la naturaleza. Biología celular molecular . 14 (1): 55–61. doi : 10.1038 / nrm3496 . ISSN 1471-0072 . PMC 3570024 . PMID 23258296 .   
14. Souto, Maria C. (9 de enero de 2020). "Nuevas nanotecnologías para el tratamiento y reparación de infecciones por quemaduras cutáneas" . Revista Internacional de Ciencias Moleculares . 21 (2): 393. doi : 10.3390 / ijms21020393 . PMC 7013843 . PMID 31936277 . Consultado el 20 de agosto de 2020 .  
15. Xie, Hua (1 de septiembre de 2017). "El tratamiento de quemaduras y heridas quirúrgicas con tropoelastina humana recombinante produce nuevas fibras de elastina en cicatrices" . Revista de investigación y cuidado de quemaduras . 38 (5): e859 – e867. doi : 10.1097 / BCR.0000000000000507 . PMID 28221299 . S2CID 39251937 . Consultado el 20 de agosto de 2020 .  
16. Valenzuela, Cristian D .; Wagner, Willi L .; Bennett, Robert D .; Ysasi, Alexandra B .; Belle, Janeil M .; Molter, Karen; Straub, Beate K .; Dong, Wang; Chen, Zi; Ackermann, Maximiliano; Tsuda, Akira; Mentzer, Steven J. (abril de 2017). "Ensamblaje extracelular del elemento de línea de cable de elastina en el pulmón en desarrollo" . El registro anatómico . 300 (9): 1670–1679. doi : 10.1002 / ar.23603 . PMC 6315300 . PMID 28380679 .  
17. Umeda H, Takeuchi M, Suyama K (abril de 2001). "Dos nuevas reticulaciones de elastina con esqueleto de piridina. Implicación del amoníaco en la reticulación de elastina in vivo" . La Revista de Química Biológica . 276 (16): 12579-12587. doi : 10.1074 / jbc.M009744200 . PMID 11278561 . 

Lectura adicional

• Jan SL, Chan SC, Fu YC, Lin SJ (junio de 2009). "Estudio del gen de elastina de bebés con aneurisma del conducto arterioso congénito aislado". Acta Cardiologica . 64 (3): 363–9. doi : 10.2143 / ac.64.3.2038023 . PMID  19593948 . S2CID  31411296 .
• Keeley FW, Bellingham CM, Woodhouse KA (febrero de 2002). "Elastina como un biomaterial autoorganizado: uso de polipéptidos de elastina humana expresados ​​de forma recombinante como modelo para las investigaciones de la estructura y el autoensamblaje de elastina" . Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres. Serie B, Ciencias Biológicas . 357 (1418): 185–9. doi : 10.1098 / rstb.2001.1027 . PMC  1692930 . PMID  11911775 .
• Choudhury R, ​​McGovern A, Ridley C, Cain SA, Baldwin A, Wang MC, Guo C, Mironov A, Drymoussi Z, Trump D, Shuttleworth A, Baldock C, Kielty CM (septiembre de 2009). "Regulación diferencial de la formación de fibras elásticas por fibulina-4 y -5" . La Revista de Química Biológica . 284 (36): 24553–67. doi : 10.1074 / jbc.M109.019364 . PMC  2782046 . PMID  19570982 .
• Hubmacher D, Cirulis JT, Miao M, Keeley FW, Reinhardt DP (enero de 2010). "Consecuencias funcionales de la homocisteinilación de las proteínas de fibra elástica fibrilina-1 y tropoelastina" . La Revista de Química Biológica . 285 (2): 1188–98. doi : 10.1074 / jbc.M109.021246 . PMC  2801247 . PMID  19889633 .
• Coolen NA, Schouten KC, Middelkoop E, Ulrich MM (enero de 2010). "Comparación entre piel humana fetal y adulta" . Archivos de Investigaciones Dermatológicas . 302 (1): 47–55. doi : 10.1007 / s00403-009-0989-8 . PMC  2799629 . PMID  19701759 .
• McGeachie M, Ramoni RL, Mychaleckyj JC, Furie KL, Dreyfuss JM, Liu Y, Herrington D, Guo X, Lima JA, Post W, Rotter JI, Rich S, Sale M, Ramoni MF (diciembre de 2009). "Modelo predictivo integrativo de calcificación de arterias coronarias en aterosclerosis" . Circulación . 120 (24): 2448–54. doi : 10.1161 / CIRCULATIONAHA.109.865501 . PMC  2810344 . PMID  19948975 .
• Yoshida T, Kato K, Yokoi K, Oguri M, Watanabe S, Metoki N, Yoshida H, Satoh K, Aoyagi Y, Nishigaki Y, Nozawa Y, Yamada Y (agosto de 2009). "Asociación de variantes genéticas con enfermedad renal crónica en individuos con diferentes perfiles lipídicos" . Revista Internacional de Medicina Molecular . 24 (2): 233–46. doi : 10.3892 / ijmm_00000226 . PMID  19578796 .
• Akima T, Nakanishi K, Suzuki K, Katayama M, Ohsuzu F, Kawai T (noviembre de 2009). "La elastina soluble disminuye en el progreso de la formación de ateroma en la aorta humana" . Diario de circulación . 73 (11): 2154–62. doi : 10.1253 / circj.cj-09-0104 . PMID  19755752 .
• Chen Q, Zhang T, Roshetsky JF, Ouyang Z, Essers J, Fan C, Wang Q, Hinek A, Plough EF, Dicorleto PE (octubre de 2009). "La fibulina-4 regula la expresión del gen de la tropoelastina y la consiguiente formación de fibras elásticas por los fibroblastos humanos" . La revista bioquímica . 423 (1): 79–89. doi : 10.1042 / BJ20090993 . PMC  3024593 . PMID  19627254 .
• Tintar D, Samouillan V, Dandurand J, Lacabanne C, Pepe A, Bochicchio B, Tamburro AM (noviembre de 2009). "Secuencia de tropoelastina humana: dinámica del polipéptido codificado por el exón 6 en solución". Biopolímeros . 91 (11): 943–52. doi : 10.1002 / bip.21282 . PMID  19603496 .
• Dyksterhuis LB, Weiss AS (junio de 2010). "Los modelos de homología para los dominios 21-23 de la tropoelastina humana arrojan luz sobre la reticulación de lisina". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 396 (4): 870–3. doi : 10.1016 / j.bbrc.2010.05.013 . PMID  20457133 .
• Romero R, Velez Edwards DR, Kusanovic JP, Hassan SS, Mazaki-Tovi S, Vaisbuch E, Kim CJ, Chaiworapongsa T, Pearce BD, Friel LA, Bartlett J, Anant MK, Salisbury BA, Vovis GF, Lee MS, Gomez R , Behnke E, Oyarzun E, Tromp G, Williams SM, Menon R (mayo de 2010). "Identificación de polimorfismos de un solo nucleótido fetal y materno en genes candidatos que predisponen al parto prematuro espontáneo con membranas intactas" . Revista estadounidense de obstetricia y ginecología . 202 (5): 431.e1–34. doi : 10.1016 / j.ajog.2010.03.026 . PMC  3604889 . PMID  20452482 .
• Fan BJ, Figuieredo Sena DR, Pasquale LR, Grosskreutz CL, Rhee DJ, Chen TC, Delbono EA, Haines JL, Wiggs JL (septiembre de 2010). "Falta de asociación de polimorfismos en elastina con síndrome de pseudoexfoliación y glaucoma" . Revista de Glaucoma . 19 (7): 432–436. doi : 10.1097 / IJG.0b013e3181c4b0fe . PMC  6748032 . PMID  20051886 .
• Bertram C, Hass R (octubre de 2009). "La senescencia celular de las células epiteliales mamarias humanas (HMEC) se asocia con una señalización alterada de MMP-7 / HB-EGF y una mayor formación de estructuras similares a elastina". Mecanismos de envejecimiento y desarrollo . 130 (10): 657–69. doi : 10.1016 / j.mad.2009.08.001 . PMID  19682489 . S2CID  46477586 .
• Roberts KE, Kawut SM, Krowka MJ, Brown RS, Trotter JF, Shah V, Peter I, Tighiouart H, Mitra N, Handorf E, Knowles JA, Zacks S, Fallon MB (julio de 2010). "Factores de riesgo genéticos para el síndrome hepatopulmonar en pacientes con enfermedad hepática avanzada" . Gastroenterología . 139 (1): 130–9.e24. doi : 10.1053 / j.gastro.2010.03.044 . PMC  2908261 . PMID  20346360 .
• Rosenbloom J (diciembre de 1984). "Elastina: relación de la estructura de proteínas y genes con la enfermedad". Investigación de laboratorio . 51 (6): 605–23. PMID  6150137 .
• Bax DV, Rodgers UR, Bilek MM, Weiss AS (octubre de 2009). "La adhesión celular a la tropoelastina está mediada por el motivo GRKRK C-terminal y la integrina alfaVbeta3" . La Revista de Química Biológica . 284 (42): 28616–23. doi : 10.1074 / jbc.M109.017525 . PMC  2781405 . PMID  19617625 .
• Rodriguez-Revenga L, Iranzo P, Badenas C, Puig S, Carrió A, Milà M (septiembre de 2004). "Una nueva mutación del gen de elastina que resulta en una forma autosómica dominante de cutis laxa" . Archivos de Dermatología . 140 (9): 1135–9. doi : 10.1001 / archderm.140.9.1135 . PMID  15381555 .
• Micale L, Turturo MG, Fusco C, Augello B, Jurado LA, Izzi C, Digilio MC, Milani D, Lapi E, Zelante L, Merla G (marzo de 2010). "Identificación y caracterización de siete mutaciones novedosas del gen de la elastina en una cohorte de pacientes afectados por estenosis aórtica supravalvular" . Revista europea de genética humana . 18 (3): 317-23. doi : 10.1038 / ejhg.2009.181 . PMC  2987220 . PMID  19844261 .
• Tzaphlidou M (2004). "El papel del colágeno y la elastina en la piel envejecida: un enfoque de procesamiento de imágenes". Micron . 35 (3): 173–7. doi : 10.1016 / j.micron.2003.11.003 . PMID  15036271 .

Enlaces externos

• Elastina en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
• Imagen de histología: 21402loa  - Sistema de aprendizaje de histología en la Universidad de Boston
• Entrada de GeneReviews / NIH / NCBI / UW sobre el síndrome de Williams o Williams-Beuren
• La proteína elastina
• Microfibrillas

Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que es de dominio público .