Laminin - Laminin

Uma ilustração do complexo Laminin-111 representando a organização do domínio

As lamininas são proteínas de alto peso molecular (~ 400 a ~ 900 kDa) da matriz extracelular . Eles são o principal componente da lâmina basal (uma das camadas da membrana basal ), uma base de rede de proteínas para a maioria das células e órgãos. As lamininas são uma parte importante e biologicamente ativa da lâmina basal, influenciando a diferenciação, migração e adesão celular.

As lamininas são proteínas heterotriméricas que contêm uma cadeia α, uma cadeia β e uma cadeia γ, encontradas em cinco, quatro e três variantes genéticas, respectivamente. As moléculas de laminina são nomeadas de acordo com sua composição em cadeia. Assim, laminin-511 contém cadeias α5, β1 e γ1. Quatorze outras combinações de cadeia foram identificadas in vivo. As proteínas triméricas se cruzam para formar uma estrutura semelhante a uma cruz que pode se ligar a outras membranas celulares e moléculas da matriz extracelular. Os três braços mais curtos são particularmente bons para se ligar a outras moléculas de laminina, o que lhes permite formar folhas. O braço longo é capaz de se ligar às células, o que ajuda a ancorar as células do tecido organizado à membrana.

A família das glicoproteínas laminina é parte integrante da estrutura estrutural de quase todos os tecidos de um organismo. Eles são secretados e incorporados em matrizes extracelulares associadas a células. A laminina é vital para a manutenção e sobrevivência dos tecidos. As lamininas defeituosas podem causar a formação inadequada dos músculos, levando a uma forma de distrofia muscular, doença letal com bolhas na pele ( epidermólise bolhosa juncional ) e defeitos do filtro renal ( síndrome nefrótica ).

Tipos

Quinze trímeros de laminina foram identificados. As lamininas são combinações de diferentes cadeias alfa, beta e gama.

  • Os cinco formas de alfa-cadeias são: LAMA1 , LAMA2 , LAMA3 (que tem três formas de splicing), LAMA4 , LAMA5
  • As cadeias beta incluem: LAMB1 , LAMB2 , LAMB3 , LAMB4 (observe que nenhum trímero de laminina conhecido incorpora LAMB4 e sua função permanece mal compreendida)
  • As cadeias gama são: LAMC1 , LAMC2 , LAMC3

As lamininas foram previamente numeradas conforme foram descobertas, ou seja, laminina-1, laminina-2, laminina-3, etc., mas a nomenclatura foi alterada para descrever quais cadeias estão presentes em cada isoforma (laminina-111, laminina-211, etc. ) Além disso, muitas lamininas tinham nomes comuns antes de qualquer nomenclatura de laminina estar em vigor.

Nomenclatura antiga Sinônimos antigos Composição da cadeia Nova nomenclatura
Laminin-1 Laminina EHS α1β1γ1 Laminin-111
Laminin-2 Merosin α2β1γ1 Laminin-211
Laminin-3 S-laminina α1β2γ1 Laminin-121
Laminin-4 S-merosina α2β2γ1 Laminin-221
Laminin-5 / Laminin-5A Kalinin, epiligrin, nicein, ladsin α3Aβ3γ2 Laminin-332 / Laminin-3A32
Laminin-5B α3Bβ3γ2 Laminin-3B32
Laminin-6 / Laminin-6A K-laminina α3Aβ1γ1 Laminin-311 / Laminin-3A11
Laminin-7 / Laminin-7A KS-laminina α3Aβ2γ1 Laminin-321 / Laminin-3A21
Laminin-8 α4β1γ1 Laminin-411
Laminin-9 α4β2γ1 Laminin-421
Laminin-10 Laminina semelhante à drosófila α5β1γ1 Laminin-511
Laminin-11 α5β2γ1 Laminin-521
Laminin-12 α2β1γ3 Laminin-213
Laminin-14 α4β2γ3 Laminin-423
α5β2γ2 Laminin-522
Laminin-15 α5β2γ3 Laminin-523

Função

As lamininas formam redes independentes e estão associadas às redes de colágeno do tipo IV via entactina , fibronectina e perlecan . Eles também se ligam às membranas celulares por meio de receptores de integrina e outras moléculas de membrana plasmática , como o complexo glicoproteico distroglicano e a glicoproteína luterana do grupo sanguíneo. Por meio dessas interações, as lamininas contribuem de forma crítica para a fixação e diferenciação celular, a forma e o movimento da célula, a manutenção do fenótipo do tecido e a promoção da sobrevivência do tecido. Algumas dessas funções biológicas da laminina foram associadas a sequências de aminoácidos específicas ou fragmentos de laminina. Por exemplo, a sequência peptídica [GTFALRGDNGDNGQ], que está localizada na cadeia alfa da laminina, promove a adesão das células endoteliais.

A laminina alfa4 é distribuída em uma variedade de tecidos, incluindo nervos periféricos , gânglio da raiz dorsal , músculo esquelético e capilares; na junção neuromuscular , é necessário para a especialização sináptica . A estrutura do domínio laminina-G foi prevista para se assemelhar à da pentraxina .

Papel no desenvolvimento neural

A laminina-111 é o principal substrato ao longo do qual os axônios nervosos crescerão, tanto in vivo quanto in vitro. Por exemplo, estabelece um caminho que as células ganglionares retinais em desenvolvimento seguem em seu caminho da retina ao tectum. Também é frequentemente usado como substrato em experimentos de cultura de células. A presença de laminina-1 pode influenciar como o cone de crescimento responde a outros sinais. Por exemplo, os cones de crescimento são repelidos pela netrina quando cultivados em laminina-111, mas são atraídos por netrina quando cultivados em fibronectina. Este efeito da laminina-111 provavelmente ocorre por meio de uma redução do AMP cíclico intracelular.

Papel na reparação de nervos periféricos

As lamininas são enriquecidas no local da lesão após a lesão do nervo periférico e são secretadas pelas células de Schwann . Os neurônios do sistema nervoso periférico expressam receptores de integrina que se ligam às lamininas e promovem a neurorregeneração após a lesão.

Patologia

A estrutura disfuncional de uma laminina específica, a laminina-211, é a causa de uma forma de distrofia muscular congênita . A laminina-211 é composta por cadeias α2 , β1 e γ1 . A distribuição dessa laminina inclui o cérebro e as fibras musculares. No músculo, liga-se ao alfa distroglicano e à integrina alfa7 - beta1 através do domínio G e, através da outra extremidade, liga-se à matriz extracelular .

A laminina-332 anormal, que é essencial para a adesão das células epiteliais à membrana basal, leva a uma condição denominada epidermólise bolhosa juncional , caracterizada por bolhas generalizadas, tecido de granulação exuberante da pele e mucosa e dentes furados.

A laminina-521 com defeito no filtro do rim causa vazamento de proteínas na urina e síndrome nefrótica .

Papel no câncer

Algumas das isoformas da laminina foram implicadas na fisiopatologia do câncer. A maioria dos transcritos que abrigam um sítio de entrada do ribossomo interno (IRES) está envolvida no desenvolvimento do câncer por meio de proteínas correspondentes. Um evento crucial na progressão do tumor, conhecido como transição epitelial para mesenquimal (EMT), permite que as células do carcinoma adquiram propriedades invasivas. A ativação translacional do componente da matriz extracelular laminina B1 (LAMB1) durante a EMT foi relatada recentemente, sugerindo um mecanismo mediado por IRES. Neste estudo, a atividade IRES de LamB1 foi determinada por ensaios repórter bicistrônicos independentes. Evidências fortes excluem um impacto de promotor criptográfico ou sites de splice na tradução conduzida por IRES de LamB1. Além disso, nenhuma outra espécie de mRNA de LamB1 decorrente de locais de início de transcrição alternativos ou sinais de poliadenilação foram detectados que sejam responsáveis ​​por seu controle de tradução. O mapeamento da região 5 'não traduzida de LamB1 (UTR) revelou o motivo IRES LamB1 mínimo entre -293 e -1 a montante do códon de início. Notavelmente, a purificação por afinidade de RNA mostrou que a proteína La interage com o IRES LamB1. Esta interação e sua regulação durante a EMT foram confirmadas por imunoprecipitação com ribonucleoproteínas. Além disso, La foi capaz de modular positivamente a tradução de LamB1 IRES. Em resumo, esses dados indicam que o LamB1 IRES é ativado pela ligação a La, o que leva à regulação positiva da tradução durante a EMT hepatocelular.

Uso em cultura de células

Juntamente com outros componentes principais da ECM, como colágenos e fibronectina, as lamininas têm sido usadas para melhorar a cultura de células de mamíferos, especialmente no caso de células-tronco pluripotentes, bem como algumas culturas de células primárias, que podem ser difíceis de propagar em outras substratos. Dois tipos de lamininas de origem natural estão disponíveis comercialmente. A laminina-111 extraída de sarcomas de camundongo é um tipo popular de laminina, bem como misturas de laminina da placenta humana, que podem corresponder principalmente à laminina-211, 411 ou 511, dependendo do provedor. As várias isoformas da laminina são praticamente impossíveis de isolar dos tecidos na forma pura devido à extensa reticulação e à necessidade de condições de extração severas, como enzimas proteolíticas ou baixo pH, que causam degradação. Portanto, as lamininas recombinantes têm sido produzidas desde o ano 2000. Isso tornou possível testar se as lamininas poderiam ter um papel significativo in vitro, como têm no corpo humano. Em 2008, dois grupos mostraram independentemente que as células-tronco embrionárias de camundongo podem ser cultivadas por meses em cima da laminina-511 recombinante. Posteriormente, Rodin et al. mostraram que a laminina-511 recombinante pode ser usada para criar um ambiente de cultura de células definido e totalmente livre de xeno para cultivar células ES pluripotentes humanas e células iPS humanas.

Domínios laminina

Laminin Domain I
Identificadores
Símbolo Laminin_I
Pfam PF06008
InterPro IPR009254
Laminina Domínio II
Identificadores
Símbolo Laminin_II
Pfam PF06009
InterPro IPR010307
Laminina B (Domínio IV)
Identificadores
Símbolo Laminin_B
Pfam PF00052
InterPro IPR000034
Laminina semelhante a EGF (Domínios III e V)
PDB 1klo EBI.jpg
estrutura cristalina de três módulos consecutivos de fator de crescimento epidérmico tipo laminina (le) da cadeia de laminina gama1 abrigando o local de ligação do nidogênio
Identificadores
Símbolo Laminin_EGF
Pfam PF00053
Clã Pfam CL0001
InterPro IPR002049
PRÓSITO PDOC00021
SCOP2 1tle / SCOPe / SUPFAM
Domínio Laminin G
PDB 1okq EBI.jpg
par de domínio lg4-5 de cadeia alfa 2 da laminina, mutante de sítio ca1
Identificadores
Símbolo Laminin_G_1
Pfam PF00054
Clã Pfam CL0004
InterPro IPR012679
SCOP2 1qu0 / SCOPe / SUPFAM
Domínio Laminin G
PDB 1c4r EBI.jpg
a estrutura do domínio de ligação ao ligante da neurexina 1beta: regulação da função do domínio lns por splicing alternativo
Identificadores
Símbolo Laminin_G_2
Pfam PF02210
Clã Pfam CL0004
InterPro IPR012680
INTELIGENTE TSPN
Laminina N-terminal (Domínio VI)
Identificadores
Símbolo Laminin_N
Pfam PF00055
Clã Pfam CL0202
InterPro IPR008211
INTELIGENTE LamNT
SCOP2 1klo / SCOPe / SUPFAM

As lamininas contêm vários domínios de proteína conservados .

Laminin I e Laminin II

As lamininas são moléculas triméricas; laminina-1 é um trímero alfa1 beta1 gama1 . Foi sugerido que os domínios I e II da laminina A, B1 e B2 podem vir juntos para formar uma estrutura de bobina helicoidal tripla .

Laminin B

O domínio da laminina B (também conhecido como domínio IV) é um módulo extracelular de função desconhecida. É encontrada em várias proteínas diferentes que incluem, heparan sulfato proteoglicano da membrana basal , uma proteína semelhante à laminina de Caenorhabditis elegans e laminina. O domínio da laminina IV não é encontrado em cadeias curtas de laminina (alfa4 ou beta3).

Laminina semelhante a EGF

Ao lado de diferentes tipos de domínios globulares , cada subunidade da laminina contém, em sua primeira metade, repetições consecutivas de cerca de 60 aminoácidos de comprimento que incluem oito cisteínas conservadas . A estrutura terciária deste domínio é remotamente semelhante em seu terminal N ao do módulo semelhante a EGF . É também conhecido como um domínio 'LE' ou 'semelhante a EGF do tipo laminina'. O número de cópias do domínio do tipo EGF de laminina nas diferentes formas de lamininas é altamente variável; de 3 a 22 cópias foram encontradas. Na cadeia de laminina gama-1 de camundongo , o sétimo domínio LE mostrou ser o único que se liga com alta afinidade ao nidogênio . Os sítios de ligação estão localizados na superfície dentro das alças C1-C3 e C5-C6. Longas matrizes consecutivas de domínios do tipo EGF de laminina em lamininas formam elementos de bastonete de flexibilidade limitada, que determinam o espaçamento na formação de redes de laminina de membranas basais .

Laminin G

O domínio laminina globular (G), também conhecido como domínio LNS (Laminina-alfa, Neurexina e globulina de ligação ao hormônio sexual), tem em média 177 aminoácidos de comprimento e pode ser encontrado em uma a seis cópias em vários membros da família da laminina bem como em um grande número de outras proteínas extracelulares . Por exemplo, todas as cadeias alfa da laminina têm cinco domínios da laminina G, todas as proteínas da família do colágeno têm um domínio da laminina G, as proteínas CNTNAP têm quatro domínios da laminina G, enquanto a neurexina 1 e 2 cada contém seis domínios da laminina G. Em média, aproximadamente um quarto das proteínas que contêm os domínios da laminina G é absorvido por esses próprios domínios da laminina G. O menor domínio da laminina G pode ser encontrado em uma das proteínas de colágeno (COL24A1; 77 AA) e o maior domínio em TSPEAR (219 AA).

A função exata dos domínios da Laminina G permaneceu indefinida, e uma variedade de funções de ligação foi atribuída a diferentes módulos da Laminina G. Por exemplo, as cadeias alfa1 e alfa2 da laminina têm, cada uma, cinco domínios de laminina G do terminal C, onde apenas os domínios LG4 e LG5 contêm locais de ligação para heparina, sulfatidas e o receptor distroglicano da superfície celular . As proteínas contendo laminina G parecem ter uma ampla variedade de papéis na adesão , sinalização , migração , montagem e diferenciação celular .

Laminina N-terminal

A montagem da membrana basal é um processo cooperativo no qual as lamininas polimerizam por meio de seu domínio N-terminal (LN ou domínio VI) e se ancoram à superfície celular por meio de seus domínios G. As netrinas também podem se associar a esta rede por meio de interações heterotípicas do domínio LN. Isso leva à sinalização celular por meio de integrinas e distroglicanos (e possivelmente outros receptores) recrutados para a laminina aderente. Esta automontagem dependente do domínio LN é considerada crucial para a integridade das membranas basais, conforme destacado pelas formas genéticas de distrofia muscular contendo a deleção do módulo LN da cadeia da alfa 2 laminina. O domínio N-terminal da laminina é encontrado em todas as subunidades de laminina e netrina, exceto laminina alfa 3A, alfa 4 e gama 2.

Proteínas humanas contendo domínios de laminina

Laminin Domain I

LAMA1 ; LAMA2 ; LAMA3 ; LAMA4 ; LAMA5 ;

Laminina Domínio II

LAMA1 ; LAMA2 ; LAMA3 ; LAMA4 ; LAMA5 ;

Laminina B (Domínio IV)

HSPG2 ; LAMA1 ; LAMA2 ; LAMA3 ; LAMA5 ; LAMC1 ; LAMC2 ; LAMC3 ;

Laminina semelhante a EGF (Domínios III e V)

AGRIN ; ATRN ; ATRNL1 ; CELSR1 ; CELSR2 ; CELSR3 ; CRELD1 ; HSPG2 ; LAMA1 ; LAMA2 ; LAMA3 ; LAMA4 ; LAMA5 ; LAMB1 ; LAMB2 ; LAMB3 ; LAMB4 ; LAMC1 ; LAMC2 ; LAMC3 ; MEGF10 ; MEGF12 ; MEGF6 ; MEGF8 ; MEGF9 ; NSR1 ; NTN1 ; NTN2L ; NTN4 ; NTNG1 ; NTNG2 ; RESDA1 ; SCARF1 ; SCARF2 ; SREC ; STAB1 ; USH2A ;

Domínio Laminin G

AGRIN ; CELSR1 ; CELSR2 ; CELSR3 ; CNTNAP1 ; CNTNAP2 ; CNTNAP3 ; CNTNAP3B ; CNTNAP4 ; CNTNAP5 ; COL11A1 ; COL11A2 ; COL12A1 ; COL14A1 ; COL15A1 ; COL16A1 ; COL18A1 ; COL19A1 ; COL20A1 ; COL21A1 ; COL22A1 ; COL24A1 ; COL27A1 ; COL5A1 ; COL5A3 ; COL9A1 ; CRB1 ; CRB2 ; CSPG4 ; EGFLAM ; EYS ; FAT ; FAT2 ; FAT3 ; FAT4 ; GAS6 ; HSPG2 ; LAMA1 ; LAMA2 ; LAMA3 ; LAMA4 ; LAMA5 ; NELL1 ; NELL2 ; NRXN1 ; NRXN2 ; NRXN3 ; PROS1 ; SLIT1 ; SLIT2 ; SLIT3 ; SPEAR ; THBS1 ; THBS2 ; THBS3 ; THBS4 ; USH2A ;

Laminina N-terminal (Domínio VI)

LAMA1 ; LAMA2 ; LAMA3 ; LAMA5 ; LAMB1 ; LAMB2 ; LAMB3 ; LAMB4 ; LAMC1 ; LAMC3 ; NTN1 ; NTN2L ; NTN4 ; NTNG1 ; NTNG2 ; USH2A ;

Veja também

Referências

links externos


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