La espectrina es una proteína citoesquelética que recubre el lado intracelular de la membrana plasmática en las células eucariotas. La espectrina forma arreglos pentagonales o hexagonales, formando un andamio y jugando un papel importante en el mantenimiento de la integridad de la membrana plasmática y la estructura citoesquelética. [1] Los arreglos hexagonales están formados por tetrámeros de subunidades de espectrina que se asocian con actina corta.filamentos en cada extremo del tetrámero. Estos filamentos cortos de actina actúan como complejos de unión que permiten la formación de la malla hexagonal. La proteína se llama espectrina porque se aisló por primera vez como un componente proteico principal de los glóbulos rojos humanos que habían sido tratados con detergentes suaves; los detergentes lisaron las células y se lavaron la hemoglobina y otros componentes citoplasmáticos. En el microscopio óptico, la forma básica del glóbulo rojo aún podía verse, ya que el citoesqueleto submembranoso que contenía espectrina conservaba la forma de la célula en su contorno. Esto se conoció como un "fantasma" de glóbulos rojos (espectro), por lo que la principal proteína del fantasma se llamó espectrina.
En ciertos tipos de lesión cerebral, como la lesión axonal difusa , la enzima proteolítica calpaína escinde irreversiblemente la espectrina , lo que destruye el citoesqueleto. [2] La escisión de la espectrina hace que la membrana forme ampollas y, en última instancia, se degrade, lo que generalmente conduce a la muerte de la célula. [3] Las subunidades de la espectrina también pueden ser escindidas por las enzimas de la familia de las caspasas , y la calpaína y la caspasa producen diferentes productos de degradación de la espectrina que pueden detectarse mediante transferencia Western con los anticuerpos apropiados. La escisión de la calpaína puede indicar la activación de la necrosis , mientras que la escisión de la caspasa puede indicar la apoptosis . [4]
En eritrocitos
La conveniencia de usar eritrocitos en comparación con otros tipos de células significa que se han convertido en el modelo estándar para la investigación del citoesqueleto de espectrina. La espectrina dimérica se forma mediante la asociación lateral de monómeros αI y βI para formar un dímero. Los dímeros luego se asocian en una formación de cabeza a cabeza para producir el tetrámero. La asociación de extremo a extremo de estos tetrámeros con filamentos cortos de actina produce los complejos hexagonales observados.
En los seres humanos, la asociación con la cara intracelular de la membrana plasmática es por interacción indirecta, a través de interacciones directas con proteínas 4,1 y anquirina , con el ion transmembrana transportador de banda 3 Protein 4.2 se une la región de cola espectrina a la proteína transmembrana glicoforina A . [5] En los animales, la espectrina forma la red que da forma a los glóbulos rojos.
El modelo de eritrocitos demuestra la importancia del citoesqueleto de la espectrina en el sentido de que las mutaciones en la espectrina comúnmente causan defectos hereditarios del eritrocito, que incluyen eliptocitosis hereditaria y raras veces esferocitosis hereditaria . [6]
En invertebrados
Hay tres spectrins en invertebrados , α, β y beta H . Las mutaciones en la espectrina β H en C. elegans causan defectos en la morfogénesis que resultan en un animal significativamente más corto, pero por lo demás en su mayoría normal, que se mueve y se reproduce. Estos animales se denominan "sma" por su pequeño fenotipo y portan mutaciones en el gen sma-1 de C. elegans . [7] Una mutación en la espectrina β en C. elegans da como resultado un fenotipo descoordinado en el que los gusanos están paralizados y son mucho más cortos que los de tipo salvaje . [8] Además de los efectos morfológicos, la mutación Unc-70 también produce neuronas defectuosas . El número de neuronas es normal, pero el crecimiento neuronal fue defectuoso.
De manera similar, la espectrina juega un papel en las neuronas de Drosophila . La eliminación de la espectrina α o β en D. melanogaster da como resultado neuronas que son morfológicamente normales pero que tienen una neurotransmisión reducida en la unión neuromuscular . [9] En los animales, la espectrina forma la red que da forma a los glóbulos rojos.
En vertebrados
Genes de espectrina de vertebrados
La familia de genes de la espectrina se ha expandido durante la evolución. En lugar de los genes α y β en los invertebrados, hay dos espectrinas α (αI y αII) y cinco espectrinas β (βI a V), nombradas en el orden de descubrimiento.
En los humanos, los genes son:
- Alfa: SPTA1 , SPTAN1
- Beta: SPTB , SPTBN1 , SPTBN2 , SPTBN4 , SPTBN5
La producción de espectrina es promovida por el factor de transcripción GATA1 .
Papel en el tejido muscular
Existe alguna evidencia del papel de las espectrinas en los tejidos musculares. En las células del miocardio , toda la distribución de la espectrina coincide con los discos Z y la membrana plasmática de las miofibrillas . [10] Además, los ratones con un knock-out de anquirina (ankB) han alterado la homeostasis del calcio en la miocardia. Los ratones afectados han alterado la morfología de la banda z y del sarcómero. En este modelo experimental, los receptores de rianodina e IP 3 tienen una distribución anormal en los miocitos cultivados. La señalización de calcio de las células cultivadas se interrumpe. En los seres humanos, una mutación en el gen AnkB da como resultado el síndrome de QT largo y la muerte súbita, lo que refuerza la evidencia de un papel del citoesqueleto de espectrina en el tejido excitable.
Ver también
- Proteopedia 2fot el complejo entre calmodulina y alfa11espectrina
- Repetición de la espectrina
- Glicoforina C , ayuda a anclar el citoesqueleto de espectrina-actina a la membrana celular en los eritrocitos
Referencias
- ^ Eh, Gi-Yeong; Glantz, Susan B .; Je, Soojung; Morrow, Jon S .; Kim, Jung H. (diciembre de 2001). "Proteólisis de calpaína de alfa-II-espectrina en el cerebro humano adulto normal". Neurosci. Lett . 316 (1): 41–4. doi : 10.1016 / S0304-3940 (01) 02371-0 . PMID 11720774 .
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