13: Matriz extracelular y adhesión celular

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Las interacciones entre una célula y su entorno o con otras células están gobernadas por proteínas de la superficie celular. Este capítulo examina un subconjunto de esas interacciones: el contacto celular directo con otras células o con la matriz extracelular (MEC). Matriz extracelular es un término general para las proteínas y polisacáridos extremadamente grandes que son secretados por algunas células en un organismo multicelular, y que actúa como material conectivo para retener las células en un espacio definido. La densidad celular puede variar mucho entre los diferentes tejidos de un animal, desde las células musculares fuertemente empaquetadas con muchos contactos directos célula a célula hasta el tejido hepático, en el que algunas de las células solo están flojamente organizadas, suspendidas en una red de matriz extracelular.

13.1: Introducción a la Matriz Extracelular y Adhesión Celular
La matriz extracelular es un término genérico que abarca mezclas de polisacáridos y proteínas, incluyendo colágenos, bronectinas, lamininas y proteoglicanos, todos secretados por la célula. Las proporciones de estos componentes pueden variar mucho dependiendo del tipo de tejido. Dos ejemplos, bastante diferentes, de matrices extracelulares son la membrana basal subyacente a la epidermis de la piel.
13.2: Colágeno
Las proteínas de la matriz extracelular más grande y prominente, que constituyen una cuarta parte de la masa seca del cuerpo humano, son los miembros de la familia del colágeno. Los colágenos son polímeros que se pueden clasificar en tipos fibrilares y no fibrilares. Los colágenos fibrilares están formados por monómeros triples helicoidales de subunidades idénticas (homotrímeros) o diferentes (heterotrímeros).
13.3: Proteoglicanos
El componente proteico de los proteoglicanos no es tan grande como los colágenos fibrilares en general, pero a menudo tienen un volumen masivo debido a la pesada glicosilación. Los azúcares, muchos de los cuales están sulfatados o carboxilados, son higroscópicos para empezar, pero al estar cargados negativamente, atraen iones positivos, lo que a su vez aporta más agua. Los azúcares unidos a las proteínas centrales suelen ser unidades repetitivas de disacárido como condroitina, sulfato de condroitina, heparina, sulfato de heparano, sulfato de queratano o
13.4: Fibronectinas
La fibronectina y la laminina son significativamente más pequeñas que los colágenos o los proteoglicanos, y desempeñan diferentes papeles en la matriz extracelular. La fibronectina se forma mediante la unión de dos subunidades polipeptídicas similares a través de un par de enlaces disulfuro cerca del C-terminal de cada una (fig. 5). Cada subunidad está dispuesta como una secuencia lineal de 30 dominios funcionales (varía ligeramente según la especie). Dentro de cada subunidad, cada dominio actúa como una unidad semi-independiente con respecto al struc secundario e incluso terciario
13.5: Lamininas
Aunque hay muchas otras proteínas menos abundantes en la matriz extracelular, la laminina es la molécula final de MEC que se discutirá en este capítulo. Las lamininas son una familia de glicoproteínas secretadas que se encuentran en muchas formaciones de ECM, y al igual que la fibronectina, se unen a las células a través de receptores de integrinas. La proteína laminina está compuesta por tres subunidades (α, β, γ) dispuestas en forma cruciforme. Existen múltiples isoformas de cada subunidad que producen la variedad (15) de proteínas lamininas catalogadas hasta la fecha.
13.6: Integrinas
Las integrinas se han introducido hasta ahora como receptores para fibronectina y laminina, pero es una gran familia con una amplia variedad de sustratos. Por ejemplo, la adhesión focal (fig. 8) muestra un receptor de integrina unido al colágeno. Las adherencias focales suelen ser transitorias y se ven como puntos de contacto cuando los fibroblastos u otras células migratorias se arrastran sobre una placa de cultivo o portaobjetos recubiertos con proteínas ECM.
13.7: Hemidesmosomas
Los hemidesmosomas, particularmente aquellos que unen células epiteliales a su membrana basal, son las interacciones adhesivas más estrechas en el cuerpo de un animal. Este contacto cercano, y la estructura reforzada de estos contactos, es crucial para la resiliencia protectora de las capas epiteliales. ¿Recuerdas la integrina α6β4? Ese sería el que enlaza con filamentos intermedios en lugar de f-actina. Los filamentos intermedios, como ya hemos señalado, no son dinámicos, sino casi tan estables como puede
13.8: Complejo de Glicoproteína Distrofina
Otro tipo de conexión célula-ECM es el complejo distrofina glicoproteína (DGC) de las células del músculo esquelético. Complejos similares se encuentran en el músculo liso y en algunos tejidos no musculares. Las células musculares, por supuesto, están sujetas a estrés mecánico frecuente, y la conectividad a la ECM es importante para apoyar la integridad celular. El DGC utiliza la glicoproteína transmembrana grande, distroglicano, como su principal pareja de unión a la laminina basal de la lámina
13.9: Desmosomas
Un ejemplo de una interacción célula-célula con muchas similitudes con una interacción célula-ECM, pero usando diferentes moléculas de adhesión, es el desmosoma. Al igual que su contraparte unida a láminas basales, el hemidesmosoma, el desmosoma se encuentra en las láminas epiteliales, y su propósito es unir las células para que la presión se extienda a través de muchas células en lugar de concentrarse en una o unas pocas. Los desmosomas son necesarios para la integridad estructural de las capas epiteliales, y son la unión célula-célula más común
13.10: Cadherinas
La superfamilia de cadherinas está compuesta por las desmogleínas (de las cuales 4 han sido identificadas en humanos) y desmocollins (3 en humanos), las cadherinas (>20) y las protocadherinas (~20) así como otras proteínas relacionadas. Comparten similitud estructural y dependencia del Ca2+ para la actividad adhesiva, y se pueden encontrar en la mayoría de los tejidos, y para el caso, en la mayoría de las especies metazoicas. Las cadherinas son proteínas modulares de transmembrana única.
13.11: Uniones Estrechos
A veces, mantener unidas las células, incluso con gran fuerza, no es suficiente. Especialmente en los epitelios, una capa de células puede necesitar no solo mantenerse unida sino formar un sello completo para separar lo que esté en contacto con el lado apical de lo que esté en contacto con el lado basal. ¡Eso sería un trabajo para The Tight Junction! Bueno, con mayor precisión, para muchas uniones estrechas en una matriz cerca de la superficie apical. Quizás el mejor ejemplo de la utilidad de las uniones estrechas es en el tracto digestivo.
13.12: Ig Superfamilia CAMs
Las moléculas de adhesión de unión (JAM) se han encontrado recientemente en uniones estrechas. Estas moléculas son miembros de una gigantesca superfamilia de moléculas de adhesión celular conocida como la superfamilia Ig (dominio de inmunoglobulina) porque todas estas proteínas contienen un dominio bucle de inmunoglobulina que juega un papel importante en el mecanismo de adhesión. El propósito de las inmunoglobulinas (anticuerpos) es reconocer y adherirse a otras moléculas.
13.13: Selectinas
La última familia importante de moléculas de adhesión celular a discutir son las selectinas. Las selectinas se unen heterofílicamente a restos oligosacáridos en glicoproteínas. De hecho el nombre de la familia se basa en lectina, término genérico para las proteínas que se unen a los azúcares. Las selectinas, como las cadherinas y las moléculas de IgSF, son glicoproteínas modulares que pasan a través de la membrana una vez.
13.14: Uniones Brecha
A diferencia de los otros tipos de adhesión célula-célula, la unión gap (a veces llamada nexo) conecta no solo el exterior de dos células, también conecta su citoplasma. Cada célula tiene un conexón (también conocido como hemicanal) compuesto por seis proteínas conexinas. Las conexinas pueden ser todas del mismo tipo, o combinaciones de diferentes, de las cuales hay 20 conocidas en humanos y ratones. El conexón interactúa con un conexón en una célula adyacente para conectar el citoplasma de ambas células en una unión gap.

Miniatura: Ilustración que representa la matriz extracelular (membrana basal y matriz intersticial) en relación con epitelio, endotelio y tejido conectivo. (Dominio público; Twooars vía Wikipedia).