En biología celular , las adherencias focales (también adherencias célula-matriz o FA ) son grandes conjuntos macromoleculares a través de los cuales se transmiten fuerzas mecánicas y señales reguladoras entre la matriz extracelular (MEC) y una célula que interactúa. Más precisamente, las adhesiones focales son las estructuras subcelulares que median los efectos reguladores (es decir, eventos de señalización) de una célula en respuesta a la adhesión de ECM. [1]
Las adhesiones focales sirven como enlaces mecánicos a la ECM y como un centro de señalización bioquímica para concentrar y dirigir numerosas proteínas de señalización en sitios de unión y agrupamiento de integrinas .
Estructura y función
Las adherencias focales son estructuras de proteínas múltiples que contienen integrinas que forman enlaces mecánicos entre los haces de actina intracelulares y el sustrato extracelular en muchos tipos de células. Las adherencias focales son grandes complejos de proteínas dinámicos a través de los cuales el citoesqueleto de una célula se conecta al ECM. Están limitados a rangos claramente definidos de la célula, en los que la membrana plasmática se cierra dentro de los 15 nm del sustrato ECM. [2] Las adherencias focales se encuentran en un estado de flujo constante: las proteínas se asocian y se disocian continuamente a medida que las señales se transmiten a otras partes de la célula, relacionadas con cualquier cosa, desde la motilidad celular hasta el ciclo celular . Las adherencias focales pueden contener más de 100 proteínas diferentes, lo que sugiere una considerable diversidad funcional. [3] Más que anclar la celda, funcionan como portadores de señales (sensores), que informan a la celda sobre el estado del ECM y, por lo tanto, afectan su comportamiento. [4] En las células sésiles , las adherencias focales son bastante estables en condiciones normales, mientras que en las células en movimiento su estabilidad se ve disminuida: esto se debe a que en las células móviles, las adherencias focales se ensamblan y desmontan constantemente a medida que la célula establece nuevos contactos en el borde de ataque. y rompe viejos contactos en el borde posterior de la celda. Un ejemplo de su importante papel es en el sistema inmunológico , en el que los glóbulos blancos migran a lo largo del endotelio conectivo siguiendo señales celulares al tejido biológico dañado .
Morfología
La conexión entre adherencias focales y proteínas de la matriz extracelular generalmente involucra integrinas . Las integrinas se unen a proteínas extracelulares a través de secuencias cortas de aminoácidos, como el motivo RGD (que se encuentra en proteínas como fibronectina , laminina o vitronectina ) o los motivos DGEA y GFOGER que se encuentran en el colágeno . Las integrinas son heterodímeros que se forman a partir de una subunidad beta y una alfa. Estas subunidades están presentes en diferentes formas, sus ligandos correspondientes clasifican estos receptores en cuatro grupos: receptores RGD, receptores de laminina, receptores específicos de leucocitos y receptores de colágeno. Dentro de la célula, el dominio intracelular de la integrina se une al citoesqueleto a través de proteínas adaptadoras como talina , α-actinina , filamina , vinculina y tensina . Muchas otras proteínas de señalización intracelular, como la quinasa de adhesión focal , se unen y se asocian con este complejo integrina-proteína adaptadora-citoesqueleto, y esto forma la base de una adhesión focal.
Dinámica de adhesión con células migratorias
El montaje y desmontaje dinámico de adherencias focales juega un papel central en la migración celular . Durante la migración celular, tanto la composición como la morfología de la adhesión focal cambian. Inicialmente, se forman pequeñas adherencias focales (0,25 μm²) denominadas complejos focales (FX) en el borde de ataque de la célula en los lamelipodios : consisten en integrina y algunas de las proteínas adaptadoras, como talina , paxilina y tensina . Muchos de estos complejos focales no maduran y se desmontan a medida que se retiran las lamelipodias. Sin embargo, algunos complejos focales maduran en adherencias focales más grandes y estables y reclutan muchas más proteínas como la zyxina . El reclutamiento de componentes para la adhesión focal se produce de forma ordenada y secuencial. [5] Una vez en su lugar, una adhesión focal permanece estacionaria con respecto a la matriz extracelular, y la célula la usa como un ancla sobre la cual puede empujarse o jalarse sobre el ECM. A medida que la célula avanza a lo largo de la ruta elegida, una adhesión focal determinada se acerca cada vez más al borde de salida de la célula. En el borde posterior de la celda, la adherencia focal debe disolverse. El mecanismo de esto es poco conocido y probablemente sea provocado por una variedad de métodos diferentes dependiendo de las circunstancias de la célula. Una posibilidad es que esté involucrada la proteasa calpaína dependiente de calcio : se ha demostrado que la inhibición de la calpaína conduce a la inhibición de la separación de la adhesión focal-ECM. Los componentes de adhesión focal se encuentran entre los sustratos de calpaína conocidos, y es posible que la calpaína los degrade para ayudar en el desmontaje de la adhesión focal [6]
Flujo retrógrado de actina
El conjunto de adherencias focales nacientes depende en gran medida del proceso de flujo retrógrado de actina. Este es el fenómeno en una célula migratoria donde los filamentos de actina se polimerizan en el borde de ataque y fluyen hacia el cuerpo celular. Ésta es la fuente de tracción necesaria para la migración; la adhesión focal actúa como un embrague molecular cuando se une al ECM e impide el movimiento retrógrado de la actina, generando así la fuerza de tracción (tracción) en el sitio de la adhesión que es necesaria para que la célula avance. Esta tracción se puede visualizar con microscopía de fuerza de tracción . Una metáfora común para explicar el flujo retrógrado de actina es que un gran número de personas son arrastradas río abajo y, mientras lo hacen, algunas de ellas se aferran a rocas y ramas a lo largo de la orilla para detener su movimiento río abajo. Por lo tanto, se genera una fuerza de tracción sobre la roca o rama a la que se cuelgan. Estas fuerzas son necesarias para el ensamblaje, el crecimiento y la maduración exitosos de las adherencias focales. [7]
Sensor biomecánico natural
Las fuerzas mecánicas extracelulares, que se ejercen a través de adherencias focales, pueden activar la cinasa Src y estimular el crecimiento de las adherencias. Esto indica que las adherencias focales pueden funcionar como sensores mecánicos y sugiere que la fuerza generada por las fibras de miosina podría contribuir a la maduración de los complejos focales. [8] Esto obtiene más apoyo del hecho de que la inhibición de las fuerzas generadas por la miosina conduce a un lento desensamblaje de las adhesiones focales, al cambiar la cinética de renovación de las proteínas de adhesión focal. [9]
Sin embargo, la relación entre las fuerzas sobre las adherencias focales y su maduración composicional sigue sin estar clara. Por ejemplo, prevenir la maduración de la adhesión focal inhibiendo la actividad de la miosina o el ensamblaje de fibras de tensión no evita las fuerzas sostenidas por las adhesiones focales, ni evita que las células migren. [10] [11] Por lo tanto, la propagación de la fuerza a través de adherencias focales puede no ser detectada directamente por las células en todo momento y escalas de fuerza.
Su papel en la detección mecánica es importante para la durotaxis .
Ver también
- Actina
- TES (proteína)
- Paxillin
Referencias
- ^ Chen, CS; Alonso, JL; Ostuni, E; Whitesides, GM; Ingber, DE (2003). "La forma de la celda proporciona un control global del ensamblaje de adhesión focal". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 307 (2): 355–61. doi : 10.1016 / s0006-291x (03) 01165-3 . PMID 12859964 .
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enlaces externos
- MBInfo - Adhesión focal
- MBInfo - Ensamblaje de adhesión focal
- MBInfo - Regulación del ensamblaje de adherencia focal
- AdhesomeFAnetwork Base de datos con todas las proteínas de adhesión focal conocidas y sus interacciones bioquímicas
- Conexiones intercelulares
- Laboratorio de adhesión celular Zaidel-Bar