Unión hermética
Unha unión hermética, tamén chamada zonula occludens, unión estreita ou, en inglés, tight junction, é un tipo de unión entre células veciñas específico dos tecidos epiteliais dos animais cordados. Estas unións bloquean totalmente a circulación de fluídos polas partes laterais das células e aseguran a estanquidade entre dous compartimentos tisulares. O elemento principal que contribúe ao establecemento deste tipo de unión é a proteína claudina.
Sen estas barreiras que supoñen as unións herméticas non sería posible manter as propiedades do medio en determinados compartimentos tisulares, como por exemplo a grande acidez (pH de 1 a 2) do interior do estómago.
Estrutura
editarAs unións herméticas localízanse no ápice das células epiteliais onde forman unha banda continua todo arredor da célula que asegura a estanquidade. Cando se separan as membranas das dúas células e se ollan ao microscopio, obsérvase unhas formacións que parecen unha especie de "costelas" longas, máis ou menos interconectadas pero nunca interrompidas. As dúas membranas levan o mesmo conxunto destas formacións, de modo que coincidirían ao xuntalas. Estas "costelas" son complementarias dos sucos que se ven pola cara interna da membrana plasmática. O significado desta estrutura non foi ben entendido ao principio; foi primeiro identificada como proteínas lineares que aseguraban a estanquidade, pero non era exactamente así. Aínda que é certo que hai proteínas que participan na estabilidade da estrutura, como as CAM tipo cadherinas ou as CAM da superfamilia das inmunoglobulinas, non son estas o núcleo fundamental da estrutura.
A unión hermética, en realidade, é unha fusión parcial das membranas plasmáticas das dúas células. Na zona das unións as capas extracitoplasmáticas da bicapa lipídica da membrana desaparecen e as dúas capas citoplasmáticas das dúas células asócianse para formar unha membrana completa pero única, que separa as dúas células, e que está composta con partes da membrana de ambas as dúas células. Nos epitelios polarizados interveñen na unión hermética unha proteínas con catro dominios transmembrana e un dominio extracelular curto, chamadas claudinas e ocludinas. Estas proteínas permiten a aproximación das dúas membranas plasmáticas, e están conectadas ás proteínas ZO1 e ZO2. Algúns autores indican que as unións herméticas están conectadas a filamentos de actina por medio da cingulina ou da espectrina.
Funcións
editar
A principal función é asegurar a hermeticidade dos epitelios, como os que separan o interior e o exterior do intestino, e evitar que o organismo perda a súa auga polos múltiples epitelios en contacto co exterior, como a pel, o tubo dixestivo, ou o epitelio xerminal. Polo contrario, os epitelios que deben ser facilmente atravesados pola auga, como o endotelio vascular, están totalmente desprovistos de unións herméticas, agás unhas poucas excepcións. A máis coñecida é a dos vaos sanguíneos que irrigan o cerebro, onde a presenza de unións herméticas moi numerosas é a base da existencia da barreira hemato-encefálica, a cal obriga a todas as moléculas (ou microorganismos ás veces patóxenos) que a queiran atravesar a pasar polo interior das células endoteliais, as cales poderán permitir ese tránsito ou rexeitalo.
As unións estreitas impiden o chamado transporte paracelular de fluídos polas partes laterais da célula.
O seu papel non se limita a causar a estanquidade de dous compartimentos contiguos. Tamén marcan a fronteira entre dúas zonas da membrana plasmática das células epiteliais, a membrana apical e a membrana basal, funcionalmente moi diferentes. A presenza destas unións bloquea as proteínas específicas de cada zona e impídelles pasar á outra zona. As unións herméticas son, pois, responsables de manter a polaridade (apical-basal) das células endoteliais.
En certos casos deixan pasar algunhas moléculas pequenas, como ións, exercendo unha permeabilidade selectiva, cuxas características exactas dependen do tecido de que se trate.[1]. Por exemplo, as unións herméticas do intestino son 10.000 veces máis permeables ao Na+ ca as da vexiga urinaria. Polo contrario, as unións herméticas intestinais son impermeables á glicosa, que debe entrar na célula atravesando a membrana plasmática apical por transporte activo.
Composición
editar
As unións herméticas están formadas basicamente por cinco tipos de proteínas: as claudinas, as ocludinas, as proteínas JAM (Junctional Adhesion Molecules) e as proteínas Tjp (Tight junctions protein) ou ZO (Zonula Occludens protein).
As claudinas son proteínas exclusivas das unións herméticas e son o seu compoñente máis importante. O seu nome provén de claudere que en latín quere dicir pechar.
Trátase de proteínas transmembrana de baixo peso molecular (20 – 27 kDa), que atravesan a membrana plasmática catro veces debido aos pregamentos da súa cadea, e que teñen os grupos N-terminal e C-terminal na parte citoplasmática da célula. O feito de que atravesen a membrana catro veces provoca que formen tres bucles, un pequeno no citoplasma e dous máis grandes no medio extracelular. Estes bucles interaccionan cos bucles doutras claudinas das células veciñas formando unhas barreiras, as cales se revisten con outras proteínas e forman as unións herméticas. No primeiro bucle extracelular existe un motivo na secuencia de aminoácidos, que se atopa en todas as claudinas, constituído por Trp…Gly-Leu-Trp…Cys…Cys (ou W…GLW…C…C).
No ser humano hai ata 24 proteínas que pertencen a este grupo e as diferentes combinacións que se dan nos epitelios permiten obter diferenzas na permeabilidade. Esta familia de proteínas é vital, xa que unha mutación nos xenes que as codifican non permite formar as zonulae occludens correctamente e está demostrado en ratas que sen unións herméticas un neonato non pode sobrevivir nin un día debido á perda de auga por evaporación a través da pel.[2]
As barreiras das claudinas son selectivas e teñen uns poros denominados poros paracelulares polos cales pasan uns ións específicos, como ocorre nas unións herméticas do ril, os cales deixan atravesar a catións de magnesio (Mg2+) desde os ouriños ao sangue. Unha mutación nun xene que codifica unha claudina provoca que se perda demasiado Mg2+ polos ouriños e funcione mal o metabolismo.
É habitual que as claudinas teñan dominios asociados a proteínas que fan de armazón ou a dominios PDZ. Ata a claudina 12, todas as claudinas humanas posúen no extremo C-terminal un "aceptor do dominio PDZ", que se liga a unha proteína que ten un "dominio PDZ" no interior da célula. Ademais está demostrado que a rexión C-terminal é necesaria para determinar a localización da molécula na zonula occludens[3]. Suponse que se establecen pontes disulfuro entre cisteínas de claudinas veciñas.
As ocludinas son semellantes ás claudinas e como indica o seu nome teñen funcións idénticas: son proteínas oclusivas. O peso molecular é algo máis elevado ca o das claudinas, mais segue sendo bastante baixo para tratarse de proteínas (~ 65 kDa). Porén, esta diferenza permitiu que fosen descubertas con anterioridade.
As ocludinas tamén atravesan a membrana citoplasmática catro veces debido ás súas partes hidrofóbicas. Tamén teñen os grupos C-terminal e N-terminal na parte citoplasmática e forman bucles. O extremo C-terminal das ocludinas interacciona frecuentemente con numerosas proteínas citoplasmáticas e os bucles interaccionan regulando a permeabilidade das unións. Unha das interaccións fundamentais destas proteínas é a asociación que se establece coa tricelulina, que é a proteína que bloquea o paso de moléculas nas zonas con unións herméticas nas que se encontran tres células (o que explica o nome da proteína) ou, simplemente, máis de dúas células.
As ocludinas e as tricelulinas non son tan imprescindibles coma as claudinas, aínda que varias doenzas están ligadas á súa funcionalidade, que ademais depende da súa fosforilación e defosforilación.
As proteínas Tjp (ou ZO) son proteínas de baixo peso molecular que ligan as claudinas, as ocludinas, a tricelulina e outras proteínas das zónulas oclusivas ao citoesqueleto das células concretamente aos filamentos de actina. As Tjp ou proteínas ZO poden asociarse entre elas para aumentar a resistencia mecánica. Exemplos destas proteínas son a TJP1 (ou ZO-1) e a TJP2 (ou ZO-2).
As proteínas JAM (Junctional Adhesion molecules) son proteínas que pertencen á superfamília das immunoglobulinas e que son moi importantes para a ensamblaxe das unións herméticas. Tamén son importantes noutros procesos independentes dos complexos de unión celulares.
Tamén hai outras proteínas que se encargan de modular a polaridade da célula controlando o transporte dalgúns compoñentes de membrana que son dirixidos cara ao seu dominio.
Descubrimento
editarAntes da invención da microscopía electrónica, e, por tanto, da posibilidade de observar as unións herméticas, varios científicos que as observaran con microscopio óptico crearon diversos termos para referirse a elas: “Schlussleisten”, “Bandalettes de fermeture”, “hoops”, “attachment belts”... O primeiro estudo das unións herméticas levárono a cabo M.G. Farquhar e G. E. Palade no ano 1963. Nese estudo o nome que usaron os científicos para referirse ás unións herméticas foi o de tight junction, o cal é o que máis se empregou desde entón, xunto con zonula occludens. Tight en inglés significa apertado, estreito, cinguido (que ten que ver coa forma da estrutura), pero tamén hermético (que ten que ver coa súa función). Tamén foron identificadas as funcíóns e descrito un esquema xeral das unións estreitas e doutros complexos de union intercelular. A principios da década de 1990 comezáronse a illar e identificar as primeiras proteínas das zónulas oclusivas.[4]
Notas
editar- ↑ Müller-Esterl, Werner. Bioquímica. Fundamentos para Medicina y Ciencias de la Vida. Barcelona, Spain: Editorial Reverté, 2008
- ↑ Alberts et al.. Molecular Biology of the Cell. 270 Madison Avenue, New York, USA: Garland Science, 2008
- ↑ Ruffer C., V. Gerke (2004). "The C-terminal cytoplasmic tail of claudins 1 and 5 but not its PDZ-binding motif is required for apical localization at epithelial and endothelial tight junctions.". European journal of cell biology (EJCB) 83 (4): 135–144. ISSN 0070-2463. PMID 15260435. Consultado o 5 de xaneiro de 2011.
- ↑ Marcelino Cereijido i James Anderson, Tight junctions (Cell biology) second edition
Véxase tamén
editarBibliografía
editar- Christina M. Van Itallie et James M. Anderson, « Physiology and Function of the Tight Junction », Cold Spring Harbor Perspect Biol., vol. 1, no 2, août 2009 texto integral, ligazón PMID, ligazón DOI (páxinas consultadas o 7 de xaneiro de 2011)
- Christina M. Van Itallie et James M. Anderson, « Claudins and Epithelial Paracellular Transport. », Annual Review of Physiology, vol. 68, marzo 2006, p. 403-429 (ISSN 0066-4278) texto integral (páxina consultada o 7 de xaneiro de 2011) Arquivado 19 de setembro de 2019 en Wayback Machine.
- Julia E. Rasmussen, Claudins and regulation of the paracellular transport system: Tese de M.S., Chapel Hill, The University of North Carolina at Chapel Hill, 27 de outubro de 2006 (ISBN 978-0-542-54616-7)
Outros artigos
editar- Proteína transmembrana
- Desmosoma
- Unión comunicante
- Cadherina
- Unión septada, en invertebrados