Integrinas: características, estrutura e funções - Ciência - 2023

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As integrinas eles são um grande grupo ou família de proteínas da superfície celular, aparentemente exclusivas do reino animal. São o principal recurso das células para manter a interação (na forma de adesão) com outras células e com a matriz celular.

Sua estrutura é composta por duas subunidades chamadas alfa e beta. Em mamíferos sabe-se que existem entre 16-18 unidades alfa e 3-8 betas, que atuarão dependendo de sua combinação, e também do estado fisiológico da célula ou tecido específico.

Existem várias proteínas que têm funções adesivas. Porém, o grupo das integrinas é o mais distribuído e interage com todas as proteínas-chave da matriz celular. As integrinas participam da fagocitose, da migração celular e da cicatrização de feridas, sendo ainda muito estudadas quanto à sua participação na metástase.

Caracteristicas

São proteínas que se caracterizam por unir mecanicamente o citoesqueleto celular de uma célula a outra e / ou à matriz extracelular (em uma interação célula-célula e / ou célula-matriz). Eles detectam bioquimicamente se a adesão foi feita ou não e transduzem sinais celulares ligando o ambiente extracelular ao intracelular, em ambas as direções.

Eles trabalham ou funcionam com outros receptores, como imunoglobilinas, caderina, selectinas e sindecandos. Quanto aos ligantes das integrinas, estes são constituídos por fibronectina, fibrinogênio, colágeno e vitronectina, entre outros.

A união destes aos seus ligantes se deve a cátions divalentes extracelulares, como cálcio ou magnésio. O uso de um ou outro dependerá da integrina específica.

As integrinas têm uma forma alongada terminando em uma cabeça em forma de globo que, de acordo com observações de microscopia eletrônica, projeta mais de 20 nanômetros da bicamada lipídica.

Estrutura

As integrinas são heterodímeros, ou seja, são moléculas sempre compostas por duas proteínas. Ambas as proteínas são consideradas subunidades ou protômeros e são diferenciadas como subunidades alfa e subunidades beta. Ambas as subunidades estão ligadas não covalentemente. Eles têm uma massa molecular entre 90 e 160 kDa.

O número de subunidades alfa e beta varia entre diferentes grupos de organismos no reino animal. Em insetos, como a mosca da fruta (Drosophyla), por exemplo, existem 5 subunidades alfa e 2 beta, enquanto em vermes nematódeos do gênero Caenorhabditis existem 2 alfas e um beta.

Em mamíferos, os pesquisadores sugerem que existe um número fixo de subunidades e suas combinações; entretanto, não há consenso na literatura quanto a esse número. Por exemplo, alguns mencionam que existem 18 subunidades alfa, 8 beta e 24 combinações, enquanto outros falam de 16 alfa e 8 beta para 22 combinações.

Cada subunidade possui a seguinte estrutura.

Subunidade alfa

A subunidade alfa apresenta uma estrutura com um domínio β-hélice de sete lâminas ou lâminas que formam a cabeça, um domínio na coxa, dois domínios da panturrilha, um único domínio transmembrana e também uma cauda citoplasmática curta que não apresenta atividade enzimática ou ligação à actina.

Apresenta cadeias com cerca de 1000 a 1200 resíduos. Ele pode ligar cátions divalentes.

Em mamíferos, que é onde as integrinas têm sido mais estudadas, as subunidades alfa podem ser agrupadas de acordo com o fato de conterem ou não um domínio inserido (alfa I).

Com domínio Alfa I inserido

O domínio alfa I inserido consiste em uma região de 200 aminoácidos. A presença desse domínio nas integrinas indica que elas são receptoras de colágeno e leucócitos.

Nenhum domínio inserido

As integrinas alfa que não possuem o domínio integrado são classificadas em 4 subfamílias, que veremos a seguir.

PS1

Os receptores de glicoproteína, também chamados de lamininas, são vitais para a integração dos tecidos muscular, renal e cutâneo.

PS2

Esta subfamília é o receptor do ácido arginilglicilaspártico, também conhecido como RGD ou Arg-Gly-Asp.

PS3

Esta subfamília foi observada em invertebrados, principalmente em insetos. Embora pouco se saiba a respeito, há estudos avaliando seu papel essencial na atividade funcional do gene da integrina leucocitária CD11d em humanos.

PS4

Esta subfamília é conhecida como grupo alfa 4 / alfa 9 e compreende as subunidades com esses mesmos nomes.

Essas subunidades são capazes de emparelhar com as subunidades beta 1 e beta 7. Além disso, compartilham ligantes muito semelhantes às subunidades alfa que apresentam o domínio alfa I inserido, como moléculas de adesão de células vasculares, ligantes solúveis no sangue, fibrinogênio e outros. incluindo até mesmo patógenos.

Subunidade beta

Estruturalmente, a subunidade beta consiste em uma cabeça, uma seção chamada haste / perna, um domínio transmembrana e uma cauda citoplasmática. A cabeça é composta por um domínio beta I, que se insere em um domínio híbrido que se liga ao domínio plexina-semáforo-integrina, também conhecido como PSI.

A seção haste / perna contém quatro módulos iguais ou muito semelhantes ao fator de crescimento epidérmico da integrina rica em cisteína e, como já mencionado, uma cauda citoplasmática. Esta cauda citoplasmática, como na subunidade alfa, não possui atividade enzimática ou de ligação à actina.

Eles têm cadeias com vários resíduos variando entre 760 e 790 e podem se ligar, como as subunidades alfa, a cátions bivalentes.

Características

Os integrinos têm várias funções, porém, para as quais são principalmente conhecidos, veremos a seguir.

Fixação ou acoplamento da célula à matriz extracelular

A ligação que existe entre a célula e a matriz extracelular graças às integrinas favorece a resistência da célula à pressão mecânica, evitando que se arrancem da matriz.

Vários estudos sugerem que o acoplamento à matriz celular é um requisito básico para o desenvolvimento de organismos eucarióticos multicelulares.

A migração celular é um processo no qual as integrinas intervêm ligando-se ou acoplando-se a diferentes substratos. Graças a isso, eles intervêm na resposta imunológica e na cicatrização de feridas.

Transdução de sinal da matriz extracelular para a célula

Integrinas participam do processo de transdução de sinal. Isso significa que eles intervêm na recepção da informação do fluido extracelular, eles a codificam e então começa a alteração das moléculas intracelulares, como resposta.

Essa transdução de sinal está envolvida em um grande número de processos fisiológicos, como destruição celular programada, diferenciação celular, meiose e mitose (divisão celular) e crescimento celular, entre outros.

Integrinas e câncer

Vários estudos mostram que as integrinas desempenham um papel importante no desenvolvimento de tumores, especialmente em metástases e angiogênese. Um exemplo disso são as integrinas αVβ3 e α1β1, entre algumas outras.

Essas integrinas têm sido relacionadas ao crescimento canceroso, aumento da resistência terapêutica e neoplasias hematopoiéticas.

Perspectiva evolucionária

Uma adesão eficiente entre as células para formar tecidos foi, sem dúvida, uma característica crucial que deve ter estado presente no desenvolvimento evolutivo dos organismos multicelulares.

O surgimento da família integrina remonta ao aparecimento dos metazoários, há cerca de 600 milhões de anos.

Um grupo de animais com características histológicas ancestrais são os poríferos, comumente chamados de esponjas do mar. Nestes animais, a adesão celular ocorre por uma matriz extracelular de proteoglicano. Os receptores que se ligam a esta matriz possuem um motivo típico de ligação à integrina.

De fato, nesse grupo de animais, genes relacionados a subunidades específicas de algumas integrinas foram identificados.

No curso da evolução, o ancestral dos metazoários adquiriu uma integrina e um domínio de ligação à integrina que foi conservado ao longo do tempo neste imenso grupo de animais.

Estruturalmente, a complexidade máxima das integrinas é vista no grupo de vertebrados. Existem diferentes integrinas que não estão presentes nos invertebrados, com novos domínios. Na verdade, mais de 24 integrinas funcionais diferentes foram identificadas em humanos - enquanto em moscas de fruta Drosophila melanogaster existem apenas 5.

Referências

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