Los dominios LIM son dominios estructurales de proteínas , compuestos por dos dedos de zinc contiguos , separados por un enlazador hidrófobo de residuos de dos aminoácidos . [1] El nombre de dominio es un acrónimo de los tres genes en los que se identificó por primera vez (LIN-11, Isl-1 y MEC-3). [2] LIM es un dominio de interacción de proteínas que participa en la unión a muchos socios estructural y funcionalmente diversos. [1] El dominio LIM apareció en eucariotas en algún momento antes del ancestro común más reciente de plantas, hongos, amebas y animales. [3]En las células animales, las proteínas que contienen el dominio LIM a menudo se desplazan entre el núcleo celular, donde pueden regular la expresión génica , y el citoplasma, donde generalmente se asocian con las estructuras citoesqueléticas de actina involucradas en la conexión de las células entre sí y con la matriz circundante, como las fibras de estrés . adherencias focales y uniones adherentes . [1]
Dominio LIM | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() Estructura del cuarto dominio LIM de la proteína Pinch. Los átomos de zinc se muestran en gris | ||||||||||
Identificadores | ||||||||||
Símbolo | LIM | |||||||||
Pfam | PF00412 | |||||||||
InterPro | IPR001781 | |||||||||
PROSITE | PDOC50178 | |||||||||
SCOP2 | 1ctl / SCOPe / SUPFAM | |||||||||
CDD | cd08368 | |||||||||
|
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/d/d1/Lim-diag.png)
Descubrimiento
Los dominios LIM llevan el nombre de su descubrimiento inicial en las tres proteínas homeobox que tienen las siguientes funciones: [4] [2]
- Lin-11 - división asimétrica de células blásticas vulvares
- Isl-1 - desarrollo de neuronas motoras de células neuroepiteliales
- Mec-3: diferenciación de las neuronas receptoras del tacto [2]
Secuencia y estructura
Los seres humanos contienen 73 genes descritos que codifican diferentes proteínas que contienen el dominio LIM. Estos dominios LIM tienen secuencias de aminoácidos divergentes además de ciertos residuos clave implicados en la unión del zinc , que facilitan la formación de un núcleo proteico estable y un pliegue terciario. La variación de secuencia entre diferentes dominios LIM puede deberse a la evolución de nuevos sitios de unión para diversos socios en la parte superior del núcleo estable conservado. Además, las proteínas del dominio LIM son funcionalmente diversas; especialmente durante la evolución temprana de los animales , el dominio LIM se recombinó con una variedad de otros tipos de dominios para crear estas proteínas diversas con nueva funcionalidad. [5] [3]
La firma de secuencia de los dominios LIM es la siguiente:
[C] - [X] 2–4 - [C] - [X] 13–19 - [W] - [H] - [X] 2–4 - [C] - [F] - [LVI] - [ C] - [X] 2–4 - [C] - [X] 13–20 -C- [X] 2–4 - [C]
Los dominios LIM ocurren con frecuencia en múltiples, como se ve en proteínas como TES , LMO4, y también se pueden unir a otros dominios para conferirles una función de unión o de dirección, como LIM-quinasa.
Roles
Se ha demostrado que las proteínas que contienen el dominio LIM desempeñan funciones en la organización citoesquelética , el desarrollo de órganos, la regulación del desarrollo de las células vegetales, la especificación del linaje celular y la regulación de la transcripción génica. [6] Las proteínas LIM también están implicadas en una variedad de afecciones cardíacas y musculares, oncogénesis , trastornos neurológicos y otras enfermedades. [6] Los dominios LIM median una variedad de interacciones proteína-proteína en muchos procesos celulares diferentes. Sin embargo, un gran subconjunto de proteínas LIM se recluta para las estructuras citoesqueléticas de actina que están bajo una carga mecánica. La unión directa de F- actina activada por la fuerza por LIM recluta proteínas de dominio LIM a redes citoesqueléticas estresadas [7] y es un ejemplo de un mecanismo de mecanosensibilidad por el cual la tensión citoesquelética gobierna la homeostasis mecánica, [8] la localización nuclear, [9] la expresión génica y otra fisiología celular.
Clasificación
La superclase de genes LIM se ha clasificado en 14 clases: ABLIM, CRP, ENIGMA, EPLIN, LASP, LHX, LMO, LIMK, LMO7, MICAL, PXN, PINCH, TES y ZYX. Seis de estas clases (es decir, ABLIM, MICAL, ENIGMA, ZYX, LHX, LM07) se originaron en el linaje del tallo de los animales, y se cree que esta expansión ha contribuido de manera importante al origen de la multicelularidad animal. [3]
Aparte del linaje de los animales, existe una clase completa de genes LIM plan que se clasificaron en cuatro clases diferentes: WLIM1, WLIM2, PLIM1, PLIM2 y FLIM (XLIM). [10] Estos se clasifican en 4 subfamilias diferentes: αLIM1, βLIM1, γLIM2 y δLIM2. [10] Las subclaves αLIM1 incluyen PLIM1, WLIM1 y FLIM (XLIM). [10] βLIM1 es una nueva subfamilia, por lo que no hay subclades distinguibles actuales. [10] Las subclades γLIM2 contienen WLIM2 y PLIM2. [10] La subfamilia final δLIM2 contiene WLIM2 y PLIM2. [10]
Los dominios LIM también se encuentran en varios linajes bacterianos donde típicamente se fusionan con un dominio metalopeptidasa . Algunas versiones muestran fusiones con una NTPasa inactiva de bucle P en su extremo N-terminal y una única hélice transmembrana. Estas fusiones de dominios sugieren que es probable que los dominios LIM procarióticos regulen el procesamiento de proteínas en la membrana celular. La sintaxis de la arquitectura del dominio es notablemente paralela a las de las versiones procarióticas del dedo de zinc B-box y los dominios del dedo de zinc AN1 . [11]
El dominio LIM que contiene proteínas cumple muchas funciones específicas en las células, como la unión adherente , la citoarquitectura , la especificación de la polaridad celular , el transporte citoplásmico nuclear y el tráfico de proteínas. [4] Estos dominios se pueden encontrar en eucariotas, plantas, animales, hongos y miccetozoos . [6] Se clasificó como A, B, C y D. [6] Estas clasificaciones se clasifican en tres grupos.
Grupo 1
Este grupo contiene las clases de dominio LIM A y B. [6] Normalmente se fusionan con otros dominios funcionales como las quinasas. [6] Las subclases de estos dominios son los factores de transcripción del homeodominio LIM, las proteínas LMO y las quinasas LIM. [6]
Factores de transcripción del homeodominio LIM
Tienen multifuncionalidad que se centra principalmente en el desarrollo del sistema nervioso, la activación de la transcripción y la especificación del destino celular durante el desarrollo. [4] [6] El sistema nervioso se basa en el tipo de dominio LIM para la diferenciación de las vías biosintéticas de los neurotransmisores. [4]
Proteínas de OVM
Estas proteínas se centran en el desarrollo general de múltiples tipos de células, así como en la oncogénesis y la regulación transcripcional. [4] Se encontró que la oncogénesis ocurre debido a la expresión de LMO 1 y LMO 2 en pacientes con leucemia de células T. [4] [6]
LIM quinasas
El propósito de estas proteínas es el establecimiento y regulación del citoesqueleto. [6] La regulación del citoesqueleto por estas quinasas es a través de la fosforilación de la cofilina , que permite la acumulación de filamentos de actina. [6] En particular, se ha descubierto que son responsables de la regulación de la motilidad celular y la morfogénesis . [4]
Grupo 2
Este grupo contiene el dominio LIM de clase C, que se localiza típicamente en el citoplasma. [4] [6] Estos dominios se duplican internamente con dos copias por proteína. [6] Además, son más similares a cada una que las clases A y B. [6]
Proteínas ricas en cisteína
Hay tres proteínas ricas en cisteína diferentes. [6] El propósito de estas proteínas es su papel en la miogénesis y la estructura muscular. [6] Aunque, se encontró que el papel estructural se juega en múltiples tipos de células. [6] Cada una de las proteínas CRP se activa a lo largo de la miogénesis. [6] La CRP 3 juega un papel en el desarrollo de mioblastos, mientras que la CRP 1 está activa en los fibroblastos. [6] CRP 1 tiene más funciones relacionadas con los filamentos de actina y las líneas z de las miofibras. [4]
Grupo 3
Este grupo contiene solo la clase D, que generalmente se localiza en el citoplasma. [6] [4] Estas proteínas LIM contienen de 1 a 5 dominios. [6] Estos dominios pueden tener dominios o motivos funcionales adicionales. [6] Este grupo está limitado a tres proteínas adaptadoras diferentes: zyxin, paxillin y PINCH. [6] Cada uno tiene, respectivamente, un número diferente de dominios LIM con 3, 4 y 5. [6] Se consideran proteínas adaptadoras relacionadas con las placas de adhesión que regulan la forma celular y se propagan a través de distintas interacciones proteína-proteína mediadas por LIM. [6]
Interacciones proteína-proteína
LIM-HD y LMO
Estas proteínas se forman a través de la interacción de familias de unión al dominio LIM que están unidas por LIM1. [6] LIM-Ldb interactúa para formar diferentes heterodímeros de LIM-HD. [6] Esto típicamente formará una región LIM-LID que interactúa con las proteínas LIM. [6] Se sabe que LIM-HD determina identidades distintas para las neuronas motoras durante el desarrollo. [6] Se ha encontrado que se une a LMO1, LMO2, Lhx1, Isl1 y Mec3. [6] Se encuentra que el LMO2 está localizado en el núcleo, que está involucrado en el desarrollo de eritroides, especialmente en el hígado fetal. [4] [2]
Zyxin
Esta proteína se localiza entre el citoplasma y el núcleo a través del transporte. [4] Se centra en moverse entre los sitios de adhesión celular y el núcleo. [4] Los dedos de zinc del dominio LIM actuarán de forma independiente. [6] Zyxin tiene una variedad de socios de unión como CRP, α-actinina, proto-oncogén Vav, p130 y miembros de la familia de proteínas Ena / VASP. [6] Las interacciones conocidas de zyxin se encuentran entre Ena / VASP y CRP1. [6] LIM1 es responsable del reconocimiento de CRP1, pero coopera con LIM2 para unirse a zyxin. [6] El Ena / VASP se unirá a la profilina que se sabe que actúa como una proteína polimerizadora de actina. [6] El complejo zyxin-VASP iniciará la polimerización de actina para la estructura citoesquelética. [6] [2]
Paxillin
Esta proteína se localiza en el citoplasma en sitios focales de adhesión. [4] Funciona como una proteína central para los ácidos grasos y el desarrollo de la estructura cistoesquelética. [6] [2] En los ácidos grasos, actúan como andamios para muchos socios de unión. [6] El dominio LIM en el c-terminal se une a la proteína tirosina fosfatasa-PEST. [6] PTP-PEST se une a los extremos c-terminales LIM 3 y 4 para desmontar los ácidos grasos que conducirán a la modulación de las regiones de dirección de los ácidos grasos. [6] El grado de unión dependerá de LIM 2 y 4. [6] Esto ocurrirá tras la desfosforilación de p130 y paxilina. [6]
ENIGMA
Esta proteína se localiza en el citoplasma, que sirve en la señalización y el tráfico de proteínas. [4] [2] La estructura de esta proteína contiene tres dominios LIM en el c-terminal. [6] Se unirá al motivo de internalización del receptor de insulina (InsRF) en el dominio LIM 3. [6] El dominio LIM 2 se une al receptor Ret tirosina quinasa. [6]
PELLIZCO
Esta proteína se localiza en el citoplasma y el núcleo. [4] Es responsable de efectuar uniones musculares específicas adherentes y funciones mecanosensoriales de las neuronas receptoras del tacto. [4] La secuencia de la proteína en los dominios LIM está vinculada con péptidos interdominio muy cortos y extensión c-terminal con altas cantidades de cargas positivas. [6] La proteína tiene múltiples funciones incluso presentándose en antígenos eritrocitos senescentes. [6] Puede unirse a dominios de repetición de anquirina de quinasa unida a integrina. [6] Además, el dominio LIM 4 de PINCH puede unirse a la proteína Nck2 para actuar como un adaptador. [6]
Referencias
- ↑ a b c Kadrmas JL, Beckerle MC (noviembre de 2004). "El dominio LIM: del citoesqueleto al núcleo". Reseñas de la naturaleza. Biología celular molecular . 5 (11): 920–31. doi : 10.1038 / nrm1499 . PMID 15520811 . S2CID 6030950 .
- ^ a b c d e f g Gill GN (diciembre de 1995). "El enigma de los dominios LIM". Estructura . 3 (12): 1285–9. doi : 10.1016 / S0969-2126 (01) 00265-9 . PMID 8747454 .
- ^ a b c Koch BJ, Ryan JF, Baxevanis AD (marzo de 2012). "La diversificación de la superclase LIM en la base de los metazoos aumentó la complejidad subcelular y promovió la especialización multicelular" . PLOS ONE . 7 (3): e33261. Código bibliográfico : 2012PLoSO ... 733261K . doi : 10.1371 / journal.pone.0033261 . PMC 3305314 . PMID 22438907 .
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q Bach I (marzo de 2000). "El dominio LIM: regulación por asociación". Mecanismos de desarrollo . 91 (1–2): 5–17. doi : 10.1016 / S0925-4773 (99) 00314-7 . PMID 10704826 . S2CID 16093470 .
- ^ Malayo Kumar Basu, Liran Carmel, Igor B. Rogozin y Eugene V. Koonin. "Malayo Kumar Basu, Liran Carmel, Igor B. Rogozin y Eugene V. Koonin" . Genome Res . 18 : 449-461. doi : 10.1101 / gr.6943508 . PMID 18230802 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq ar como en au av aw Iuchi S, Kuldell N (6 de marzo de 2007). Proteínas de dedos de zinc: del contacto atómico a la función celular . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-27421-8.
- ^ Winkelman JD, Anderson CA, Suarez C, Kovar DR, Gardel ML (octubre de 2020). "Las proteínas que contienen dominios LIM evolutivamente diversos se unen a filamentos de actina estresados a través de un mecanismo conservado" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 117 (41): 25532-25542. doi : 10.1073 / pnas.2004656117 . PMC 7568268 . PMID 32989126 .
- ^ Smith MA, Hoffman LM, Beckerle MC (octubre de 2014). "Proteínas LIM en la mecanorrespuesta del citoesqueleto de actina" . Tendencias en biología celular . 24 (10): 575–83. doi : 10.1016 / j.tcb.2014.04.009 . PMC 4177944 . PMID 24933506 .
- ^ Sun X, Phua DY, Axiotakis L, Smith MA, Blankman E, Gong R, Cail RC, Espinosa de Los Reyes S, Beckerle MC, Waterman CM, Alushin GM (noviembre de 2020). "Mechanosensing a través de la unión directa de F-actina tensada por dominios LIM". Célula de desarrollo . 55 (4): 468–482.e7. doi : 10.1016 / j.devcel.2020.09.022 . PMID 33058779 .
- ^ a b c d e f Cheng X, Li G, Muhammad A, Zhang J, Jiang T, Jin Q, et al. (Febrero de 2019). "Identificación molecular, caracterización filogenómica y análisis de patrones de expresión de la familia de genes LIM (dominios LIN-11, Isl1 y MEC-3) en pera (Pyrus bretschneideri) revelan su papel potencial en el metabolismo de la lignina" . Gene . 686 : 237–249. doi : 10.1016 / j.gene.2018.11.064 . PMID 30468911 .
- ^ Burroughs AM, Iyer LM, Aravind L (julio de 2011). "Diversificación funcional del dedo RING y otros dominios de clave de sol binuclear en procariotas y la evolución temprana del sistema de ubiquitina" . Biosistemas moleculares . 7 (7): 2261–77. doi : 10.1039 / C1MB05061C . PMC 5938088 . PMID 21547297 .