Los fusógenos célula-célula son glicoproteínas que facilitan la fusión de las membranas de una célula a otra . La fusión célula-célula es fundamental para la fusión de genomas de gametos y el desarrollo de órganos en organismos multicelulares. La fusión célula-célula ocurre cuando tanto el citoesqueleto de actina como las proteínas fusogénicas se reorganizan adecuadamente a través de la membrana celular. Este proceso está dirigido por protuberancias de membrana impulsadas por actina. [1]
Fusión célula-célula | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | EFF-AFF | |||||||
Pfam | PF14884 | |||||||
InterPro | IPR029213 | |||||||
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Identificadores
EFF-AFF son los identificadores de las glicoproteínas de tipo 1 que forman los fusógenos célula-célula. Ellos fueron identificados por primera vez cuando EFF-1 mutantes se encontraron a "bloque de la fusión celular en todo epidérmico y vulval epitelios" en el gusano redondo , Caenorhabditis elegans . [2] EFF-AFF es una familia de glucoproteínas de membrana de tipo I que actúan como fusógenos célula-célula, denominada "Fallo de fusión de células de anclaje". Debido a que se sabía que los mutantes EFF-1 fusionaron con éxito la célula de anclaje y el sincitio (costura uterina) utse para producir un tubo uterino-vulvar continuo, donde estas conexiones fallaron, se descubrieron mutantes AFF-1. Se consideró necesario AFF-1 para este proceso además de la fusión de células heterólogas en C. elegans . [3] Las formas transmembrana de estas proteínas , como la mayoría de fusógenos virales , poseen una secuencia señal N-terminal seguida de una porción extracelular larga , un dominio transmembrana previsto y una cola intracelular corta . "Una conservación sorprendente en la posición y el número de las 16 cisteínas en la porción extracelular" de las proteínas EFF-AFF de diferentes especies de nematodos sugiere que estas proteínas están plegadas en una estructura 3D similar que es esencial para su actividad fusogénica. [4] Las proteínas C. elegans AFF-1 y EFF-1 son esenciales para el desarrollo de la fusión de célula a célula y pueden fusionar células de insectos. "Por lo tanto, los FF comprenden una antigua familia de fusógenos celulares que pueden promover la fusión cuando se expresan en una partícula viral". [5]
Proceso
Los fusógenos célula-célula son proteínas que promueven la fusión de la membrana plasmática entre diferentes células. Para ser considerado un fusógeno, debe ser necesario para la fusión, fusionar membranas desconocidas y estar presente en la membrana de fusión cuando sea necesario. Estas células incluyen, entre otras, también: gametos, trofoblastos, células epiteliales y otras células del desarrollo. Estos fusógenos median la fusión célula-célula y pueden realizar reparaciones neuronales, autofusión y sellado de los fagosomas. Aunque estas proteínas promueven funciones similares entre las células, tienen mecanismos individuales. Estos se denominan mecanismos unilaterales (debe estar presente una membrana de fusión) y bilaterales (los mismos o diferentes fusógenos presentes en ambas membranas). La mayoría de los mecanismos fusógenos comienzan con la hemifusión, pero el mecanismo de los fusógenos célula-célula consta de cuatro pasos separados. [6]
Paso
- Las células deben identificarse y estar cerca unas de otras.
- Se produce hemifusión.
- Se abre el poro de fusión en la estructura de hemifusión, lo que permite que el contenido de la célula se fusione.
- Las células se unen por completo debido a la expansión de los poros.
Aplicaciones
Funciones en la fertilización de gametos
Los fusógenos célula-célula tienen varias aplicaciones diferentes. Estos agentes químicos pueden desempeñar un papel importante en la reproducción sexual y asexual al promover la fusión de las bicapas de la membrana. [6] Con la reproducción sexual, se encontró evidencia para probar que en ratones, algunos fusógenos obligatorios de esperma-óvulo son responsables de la fusión; dos proteínas particulares fueron IZUMO1 y CD9. Después de comparar los datos de experimentos realizados con plantas, hongos e invertebrados, se vio que varios genes cruciales podrían haber sido responsables de la fertilización. Sin embargo, al igual que las levaduras, no se encontraron genes adecuados para el proceso de fertilización. [7] Últimamente, otra proteína ha sido clasificada como un fusógeno de gametos (HAP2 o GCS1). Como en el ejemplo anterior, esta proteína está presente en plantas, protistas e invertebrados. Este fusógeno se parece al fusógeno somático eucariota mencionado anteriormente, EFF-1. La presencia de HAP2 induce la hemifusión y la mezcla del contenido celular. [6] Sin embargo, al considerar la reproducción asexual, las células somáticas también pueden experimentar fusión o autofusión célula-célula. Dos fusógenos particulares observados fueron SO y MAK-2. La evidencia apoya que estas proteínas controlan y regulan la concentración y localización de proteínas de manera eficiente. [7]
Funciones en la reparación neuronal
En el campo de la medicina, se realizan experimentos para probar los usos de fusógenos célula-célula en reparaciones de nervios axonales y para determinar su utilidad con otras células nerviosas. El método actual para la reparación de nervios consiste en suturar los extremos cortados de los nervios. Esto tiene un largo proceso de recuperación, con una baja tasa de funcionalidad para los nervios reparados. Al considerar los fusógenos célula-célula como una posible respuesta, los investigadores dividieron estos fusógenos en dos grupos según los mecanismos de fusión: agregación celular y modificación de la membrana. Se encontró que un PEG fusógeno encajaba en ambos grupos. Fue este fusógeno el que hizo posible la restauración de las células nerviosas en humanos. Una vez que las operaciones estuvieron dentro de un cierto período de tiempo (12 horas para la reparación del nervio humano y 24 horas para los tratamientos de la rata ciática), la recuperación del paciente fue casi exitosa. Con esta investigación, existe la posibilidad de reparar injertos de nervios humanos. Algunos usos potenciales de los fusógenos célula-célula estudiados son las vacunas contra el cáncer y la regeneración de células dañadas. Además, cualquier nervio periférico del cuerpo podría repararse y los tejidos transferidos podrían funcionar tan pronto como los sentidos regresen. Finalmente, cualquier cirugía realizada en los nervios también podría repararse, lo que resultaría en una recuperación más rápida. [8]
Ver también
Referencias
- ^ Shilagardi K, Li S, Luo F, Marikar F, Duan R, Jin P, et al. (Abril 2013). "Las protuberancias de la membrana invasiva impulsadas por actina promueven el compromiso de proteínas fusogénicas durante la fusión célula-célula" . Ciencia . 340 (6130): 359–63. Código bibliográfico : 2013Sci ... 340..359S . doi : 10.1126 / science.1234781 . PMC 3631436 . PMID 23470732 .
- ^ Mohler WA, Shemer G, del Campo JJ, Valansi C, Opoku-Serebuoh E, Scranton V, et al. (Marzo de 2002). "La proteína de membrana de tipo I EFF-1 es esencial para la fusión celular del desarrollo". Célula de desarrollo . 2 (3): 355–62. doi : 10.1016 / S1534-5807 (02) 00129-6 . PMID 11879640 .
- ^ Sapir A, Choi J, Leikina E, Avinoam O, Valansi C, Chernomordik LV, et al. (Mayo de 2007). "AFF-1, un fusógeno regulado por FOS-1, media la fusión de la célula de anclaje en C. elegans" . Célula de desarrollo . 12 (5): 683–98. doi : 10.1016 / j.devcel.2007.03.003 . PMC 1975806 . PMID 17488621 .
- ^ Sapir A, Avinoam O, Podbilewicz B, Chernomordik LV (enero de 2008). "Mecanismos de fusión de células virales y de desarrollo: conservación y divergencia" . Célula de desarrollo . 14 (1): 11-21. doi : 10.1016 / j.devcel.2007.12.008 . PMC 3549671 . PMID 18194649 .
- ^ Avinoam O, Fridman K, Valansi C, Abutbul I, Zeev-Ben-Mordehai T, Maurer UE, et al. (Abril de 2011). "Los fusógenos eucariotas conservados pueden fusionar envolturas virales en células" . Ciencia . 332 (6029): 589–92. Código bibliográfico : 2011Sci ... 332..589A . doi : 10.1126 / science.1202333 . PMC 3084904 . PMID 21436398 .
- ^ a b c Brukman NG, Uygur B, Podbilewicz B, Chernomordik LV (mayo de 2019). "Cómo se fusionan las células" . The Journal of Cell Biology . 218 (5): 1436-1451. doi : 10.1083 / jcb.201901017 . PMC 6504885 . PMID 30936162 .
- ^ a b Aguilar PS, Baylies MK, Fleissner A, Helming L, Inoue N, Podbilewicz B, et al. (Julio 2013). "Base genética de los mecanismos de fusión célula-célula" . Tendencias en Genética . 29 (7): 427–37. doi : 10.1016 / j.tig.2013.01.011 . PMC 4022042 . PMID 23453622 .
- ^ Abdou SA, Henderson PW (enero de 2019). "Fusógenos: agentes químicos que pueden restaurar rápidamente la función después de una lesión nerviosa". La Revista de Investigación Quirúrgica . 233 : 36–40. doi : 10.1016 / j.jss.2018.07.013 . PMID 30502271 .
enlaces externos
- Bioquímica y Biología Molecular en Curlie