Wikipedia

Podosoma

Non confundir con Porosoma.

Os podosomas son estruturas cónicas ricas en actina que se encontran na superficie externa da membrana plasmática de moitas células animais.[1] O seu tamaño vai desde uns 0,5 µm a 2,0 µm de diámetro. Aínda que xeralmente están situadas por toda a membrana celular, estas estruturas singulares presentan un padrón de distribución polarizado nas células migrantes, situándose no bordo frontal entre o lamelipodio e a lamela.[2] O principal propósito destas estruturas está relacionado coa motilidade celular e a invasión; por tanto, serven como sitios de adhesión e de degradación á matriz extracelular. Estas estruturas dinámicas aparecen en moitas células especializadas, como as células invasivas cancerosas, osteoclastos, células do músculo liso vascular, células endoteliais e en certas células inmunitarias como os macrófagos e células dendríticas.[3]

Podosomas (amarelos) en células de melanoma, xunto con núcleos celulares (azuis), actina (vermella), e un regulador da actina (verde).

Características editar

Un podosoma consta dun núcleo central rico en actina rodeado por proteínas de adhesión e armazón. Os filamentos de actina desas estruturas están moi regulados por moitos nucleadores de actina, activadores de polimerización, proteínas que se unen á actina e establecen enlaces cruzados, quinases, pequenas GTPases, e proteínas de armazón; por tanto, o recambio de actina total ocorre en cuestión de segundos.[4] Para distinguir os podosomas doutros tipos de adhesións celulares utilízanse como marcadores as proteínas Tks5 e WASP (proteína da síndrome de Wiskott–Aldrich), xunto coa actina, cortactina e o complexo Arp2/3, para localizar e illar estas protrusións, porque Tks5 e WASP son exclusivas do podosoma cando se compara con outras estruturas celulares baseadas na actina.[5][6][7]

Na súa estrutura externa, os podosomas mostran dúas características distintivas: un núcleo de actina e un complexo do anel. Dentro do núcleo ou parte central atópanse os coordinadores da nucleación da actina. Concretamente, forman parte deste grupo de proteínas o compleo Arp2/3 e WASP cando están preto da membrana plasmática, ou a cortactina cando está a maior distancia. Uns filamentos de actina que emanan radialmente desde este núcleo denso chegan á membrana plasmática e entre os podosomas veciños.[8]

No complexo do anel, as integrinas e as proteínas asociadas a integrinas serven para conectar o citoesqueleto a integrinas da superfice celular formando a protrusión externa que sobresae.[9] Investigacións iniciais suxerían que a superestrutura dos podosomas era cilíndrica, pero novos avances en técnicas de obtención de bioimaxes alteraron esa percepción e mostran que o complexo do anel ten forma poligonal. Estes descubrimentos fixéronse posibles pola aplicación de análises bayesianos e de bleaching aos datos obtidos por microscopia de campo ancho estándar usando células que expresaban proteínas etiquetadas fluorescentemente específicas do complexo do anel do podosoma.[10]

Tipicamente o tamaño do podosoma está entre 0,5 μm e 2,0 μm de diámetro e profundidade. O tempo de vida da estrutura é de só minutos, moito máis curto que o observado nos invadopodios.[11][12]

Función editar

Pénsase que os podosomas están intimemente vinculados á motilidade celular dentro dos microambientes dos tecidos coordinando a degradación da matriz extracelular co movemento celular. A migración das células é esencial para un correcto desenvolvemento embrionario e, na madurez, para a curación de feridas e a resposta inflamatoria.[13] Exemplos destes comportamentos de células mótiles son: a migración transendotelial das células dendríticas, a migración de células endoteliais aórticas para a remoelación dos vasos arteriais e a infiltración nos tecidos dos macrófagos. As aberracións na migración celular están detrás de patoloxías que implican o desenvolvemento, a vasculatura e a inmunidade. En consecuencia, os podosomas están presentes en tipos celulares asociados coa remodelación dos tecidos e o sistema inmunitario.[14][15]

Os pacientes que sofren a síndrome de Wiskott–Aldrich mostran, nas súas células inmunitarias, probas continuas do papel exercido polos podosomas na motilidade celular. Estes pacientes non posúen a proteína WASP completamente formada, que se sabe que se localiza nos podosomas e é necesaria para a súa formación segundo estudos previos.[16] As células dendríticas e os macrófagos dos sistemas inmunitarios destes pacientes non manifestan formación de podosomas e presentan defectos no movemento celular dentro dos microambientes dos tecidos.[17] Algúns investigadores sospeitan que os podosomas poden estar implicados na migración de células da crista neural. Os pacientes que teñen a síndrome de Frank-ter Haar sábese que son mutantes na proteína Tks5 específica dos podosomas e mostran defectos na migración celular na crista neural.[18]

Ademais das funcionalidades coñecidas dos podosomas, hai investigacións que suxiren que estas estruturas dinámicas tamén presentan atributos mecanosensoriais.[19] A formación inicial dos podosomas parece estar influenciada pola estrutura e composición do substrato subxacente, incluíndo a presenza e distribución de ligandos específicos.[20] Varios receptores de integrinas monitorizan as propiedades mecánicas do microambiente celular e poden influír e iniicar a formación dun podosoma. Unha vez completamente formado, a integridade do substrato da matriz dicta a duración dun podosoma, na que un aumento da rixidez leva a unha maior resistencia e un espazado máis próximo entre os sitios dos podosomas.[21]

Algúns estudos indican un posible papel dos podosomae incluso na regulación da función das células nais da medula ósea. Os podosomas están moi ferecuentemente presentes en células proxenitoras mesodérmicas in vitro, que son células con capacidade de diferenciarse en células estromais mesenquimais. Propúxose que os podosomas son importantes para a mobilización das células nais mesenquimais en caso de necesidade fisiolóxica.[22]

Función en osteoclastos editar

Os osteoclastos son células óseas grandes e multinucleadas que realizan o proceso de resorción ósea. Neste proceso remodelador, os podosomas son unha parte fundamental.[23] Durante a maduración dos precursores dos oseoclastos, grupos de podosomas forman estruturas en anel máis ordenadas que finalmente coalescen nunha banda na periferia celular. A disposición resultante dos podosomas está moi interconectada por medio dunha densa rede radial de filamentos de actina que se estende entre e sobre os podosomas veciños.[24]

A acumulación de actina F, vinculina, paxilina e actina α nos podosomas da banda coalescente sinala o desenvolvemento dun osteoclasto completamente maduro.[25] Despois de iniciada a resorción ósea, a banda de podosomas desensámblase deixando unha rede composta principalmente de actina F, que funciona como a "zona de selado". Esta zona de selado convértese no sitio de adhesión dos osteoclastos á matriz ósea.[26] A inhibición da resorción ósea por medio de fármacos ten como resultado a falta de bandas de podosomas durante a diferenciación inicial dos osteoclastos e finalmente a ausencia dunha zona de selado.[27]

Historia editar

A inicios da década de 1980 os fibroblastos de embrións de polo transformáronse usando o virus do sarcoma de Rous (RSV), que contén o oncoxene v-src. Esta transformación provoca a relocalización da vinculina e a actina α no citoesqueleto a partir das adhesións focais formando agrupamentos circulares. Posteriormente, en 1985, demostrouse usando estas mesmas células que estes agrupamentos de proteínas que estaban localizados en protrusións na membrana plasmática, eran sitios de adhesión ao substrato; por tanto, estas estruturas foron denominadas podosomas, indicando o seu carácter similar a pés nas células. En 1989 demostrouse que estes podosomas xogaban un papel na degradación da matriz. Para reflectir este nova natureza destrutuiva descuberta, déuselle a estas estruturas dinámicas o nome de invadopodios.[28]

Como ambos os termos, invadipodios e podosomas, foron usados inicialmente referíndose a estruturas idénticas nas mesmas liñas celulares, existe unha certa confusión na nomenclatura. O máis común é que cando estas estruturas se encontran en células normais se lles denomine podosomas, e cando están en células cancerosas, invadopodios. Algúns mesmo propuxeron chamarlles a ambas as estruturas "invadosomas".[29]

Notas editar

  1. ↑ Rottiers, P; Saltel, F; Daubon, T; Chaigne-Delalande, B; Tridon, V; Billottet, C; Reuzeau, E; Génot, E (1 de decembro de 2009). "TGFbeta-induced endothelial podosomes mediate basement membrane collagen degradation in arterial vessels.". Journal of Cell Science 122 (Pt 23): 4311–8. PMID 19887587. doi:10.1242/jcs.057448. 
  2. ↑ Calle, Y; Burns, S; Thrasher, AJ; Jones, GE (abril de 2006). "The leukocyte podosome.". European Journal of Cell Biology 85 (3–4): 151–7. PMID 16546557. doi:10.1016/j.ejcb.2005.09.003. 
  3. ↑ Gimona, M; Buccione, R; Courtneidge, SA; Linder, S (abril de 2008). "Assembly and biological role of podosomes and invadopodia.". Current Opinion in Cell Biology 20 (2): 235–41. PMID 18337078. doi:10.1016/j.ceb.2008.01.005. 
  4. ↑ Calle, Y; Chou, HC; Thrasher, AJ; Jones, GE (novembro de 2004). "Wiskott–Aldrich syndrome protein and the cytoskeletal dynamics of dendritic cells.". The Journal of Pathology 204 (4): 460–9. PMID 15495215. doi:10.1002/path.1651. 
  5. ↑ Shirai, Yuki & Tsunoyama, Taka-Aki & Hiramoto-Yamaki, Nao & Hirosawa, Koichiro & Shibata, Akihiro & Kondo, Kenichi & Tsurumune, Atsushi & Ishidate, Fumiyoshi & Kusumi, Akihiro & Fujiwara, Takahiro. (2017). Cortical actin nodes: Their dynamics and recruitment of podosomal proteins as revealed by super-resolution and single-molecule microscopy. PLOS ONE. 12. e0188778. 10.1371/journal.pone.0188778. [1]
  6. ↑ Marc Symons, Cell Biology: Watching the First Steps of Podosome Formation, Current Biology, Volume 18, Número 19, 2008, Páxinas R925-R927, ISSN 0960-9822, https://doi.org/10.1016/j.cub.2008.08.034. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982208011111)
  7. ↑ Morton, PE; Parsons, M (xullo-agosto de 2011). "Dissecting cell adhesion architecture using advanced imaging techniques.". Cell Adhesion & Migration 5 (4): 351–9. PMC 3210303. PMID 21785274. doi:10.4161/cam.5.4.16915. 
  8. ↑ Akisaka, T; Yoshida, H; Suzuki, R; Takama, K (marzo de 2008). "Adhesion structures and their cytoskeleton-membrane interactions at podosomes of osteoclasts in culture.". Cell and Tissue Research 331 (3): 625–41. PMID 18087726. doi:10.1007/s00441-007-0552-x. 
  9. ↑ Linder, S (marzo de 2007). "The matrix corroded: podosomes and invadopodia in extracellular matrix degradation.". Trends in Cell Biology 17 (3): 107–17. PMID 17275303. doi:10.1016/j.tcb.2007.01.002. 
  10. ↑ Cox, S; Rosten, E; Monypenny, J; Jovanovic-Talisman, T; Burnette, DT; Lippincott-Schwartz, J; Jones, GE; Heintzmann, R (Dec 4, 2011). "Bayesian localization microscopy reveals nanoscale podosome dynamics.". Nature Methods 9 (2): 195–200. PMC 3272474. PMID 22138825. doi:10.1038/nmeth.1812. 
  11. ↑ Cox, S; Rosten, E; Monypenny, J; Jovanovic-Talisman, T; Burnette, DT; Lippincott-Schwartz, J; Jones, GE; Heintzmann, R (Dec 4, 2011). "Bayesian localization microscopy reveals nanoscale podosome dynamics.". Nature Methods 9 (2): 195–200. PMC 3272474. PMID 22138825. doi:10.1038/nmeth.1812. 
  12. ↑ Sharma, Ved P.; Eddy, Robert; Entenberg, David; Kai, Masayuki; Gertler, Frank B.; Condeelis, John (2013-11-04). "Tks5 and SHIP2 regulate invadopodium maturation, but not initiation, in breast carcinoma cells". Current Biology 23 (21): 2079–2089. ISSN 1879-0445. PMC 3882144. PMID 24206842. doi:10.1016/j.cub.2013.08.044. 
  13. ↑ Murphy, DA; Courtneidge, SA (Jun 23, 2011). "The 'ins' and 'outs' of podosomes and invadopodia: characteristics, formation and function.". Nature Reviews. Molecular Cell Biology 12 (7): 413–26. PMC 3423958. PMID 21697900. doi:10.1038/nrm3141. 
  14. ↑ Calle, Y; Carragher, NO; Thrasher, AJ; Jones, GE (Jun 1, 2006). "Inhibition of calpain stabilises podosomes and impairs dendritic cell motility.". Journal of Cell Science 119 (Pt 11): 2375–85. PMID 16723743. doi:10.1242/jcs.02939. 
  15. ↑ Cougoule, C; Le Cabec, V; Poincloux, R; Al Saati, T; Mège, J. L.; Tabouret, G; Lowell, C. A.; Laviolette-Malirat, N; Maridonneau-Parini, I (Feb 18, 2010). "Three-dimensional migration of macrophages requires Hck for podosome organization and extracellular matrix proteolysis". Blood 115 (7): 1444–52. PMC 5070714. PMID 19897576. doi:10.1182/blood-2009-04-218735. 
  16. ↑ Burns, S; Thrasher, AJ; Blundell, MP; Machesky, L; Jones, GE (Aug 15, 2001). "Configuration of human dendritic cell cytoskeleton by Rho GTPases, the WAS protein, and differentiation.". Blood 98 (4): 1142–9. PMID 11493463. doi:10.1182/blood.v98.4.1142. 
  17. ↑ Linder, S; Nelson, D; Weiss, M; Aepfelbacher, M (Aug 17, 1999). "Wiskott-Aldrich syndrome protein regulates podosomes in primary human macrophages.". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 96 (17): 9648–53. Bibcode:1999PNAS...96.9648L. PMC 22264. PMID 10449748. doi:10.1073/pnas.96.17.9648. 
  18. ↑ Murphy, DA; Courtneidge, SA (Jun 23, 2011). "The 'ins' and 'outs' of podosomes and invadopodia: characteristics, formation and function.". Nature Reviews. Molecular Cell Biology 12 (7): 413–26. PMC 3423958. PMID 21697900. doi:10.1038/nrm3141. 
  19. ↑ Labernadie, A; Thibault, C; Vieu, C; Maridonneau-Parini, I; Charrière, GM (Dec 7, 2010). "Dynamics of podosome stiffness revealed by atomic force microscopy.". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107 (49): 21016–21. Bibcode:2010PNAS..10721016L. PMC 3000246. PMID 21081699. doi:10.1073/pnas.1007835107. 
  20. ↑ Linder, S; Wiesner, C; Himmel, M (Nov 10, 2011). "Degrading devices: invadosomes in proteolytic cell invasion.". Annual Review of Cell and Developmental Biology 27: 185–211. PMID 21801014. doi:10.1146/annurev-cellbio-092910-154216. 
  21. ↑ Collin, O; Tracqui, P; Stephanou, A; Usson, Y; Clément-Lacroix, J; Planus, E (1 de maio de 2006). "Spatiotemporal dynamics of actin-rich adhesion microdomains: influence of substrate flexibility.". Journal of Cell Science 119 (Pt 9): 1914–25. PMID 16636076. doi:10.1242/jcs.02838. 
  22. ↑ Pacini, S, O; Fazzi, R; Montali, M; Carnicelli, V; Lazzarini, E; Petrini, M (Jun 15, 2013). "Specific integrin expression is associated with podosome-like structures on mesodermal progenitor cells.". Stem Cells and Development 22 (Pt 12): 1830–38. PMID 23379672. doi:10.1089/scd.2012.0423. 
  23. ↑ Destaing, O; Saltel, F; Géminard, JC; Jurdic, P; Bard, F (febreiro de 2003). "Podosomes display actin turnover and dynamic self-organization in osteoclasts expressing actin-green fluorescent protein.". Molecular Biology of the Cell 14 (2): 407–16. PMC 149981. PMID 12589043. doi:10.1091/mbc.E02-07-0389. 
  24. ↑ Luxenburg, C; Geblinger, D; Klein, E; Anderson, K; Hanein, D; Geiger, B; Addadi, L (Jan 31, 2007). "The architecture of the adhesive apparatus of cultured osteoclasts: from podosome formation to sealing zone assembly.". PLOS ONE 2 (1): e179. Bibcode:2007PLoSO...2..179L. PMC 1779809. PMID 17264882. doi:10.1371/journal.pone.0000179.   
  25. ↑ Luxenburg, C; Addadi, L; Geiger, B (April 2006). "The molecular dynamics of osteoclast adhesions.". European Journal of Cell Biology 85 (3–4): 203–11. PMID 16360241. doi:10.1016/j.ejcb.2005.11.002. 
  26. ↑ Luxenburg, C; Parsons, JT; Addadi, L; Geiger, B (Dec 1, 2006). "Involvement of the Src-cortactin pathway in podosome formation and turnover during polarization of cultured osteoclasts.". Journal of Cell Science 119 (Pt 23): 4878–88. PMID 17105771. doi:10.1242/jcs.03271. 
  27. ↑ Ishida, T; Fujiwara, K (febreiro de 1979). "Pathology of diarrhea due to mouse hepatitis virus in the infant mouse.". The Japanese Journal of Experimental Medicine 49 (1): 33–41. PMID 224229. 
  28. ↑ Murphy, DA; Courtneidge, SA (Jun 23, 2011). "The 'ins' and 'outs' of podosomes and invadopodia: characteristics, formation and function.". Nature Reviews. Molecular Cell Biology 12 (7): 413–26. PMC 3423958. PMID 21697900. doi:10.1038/nrm3141. 
  29. ↑ Seano G, Primo L (2015). "Podosomes and invadopodia: tools to breach vascular basement membrane". Cell Cycle 14 (9): 1370–4. PMC 4614630. PMID 25789660. doi:10.1080/15384101.2015.1026523. 

Véxase tamén editar

Outros artigos editar

Ligazóns externas editar

Traído desde «https://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Podosoma&oldid=6691303»