Proteína ácida fibrilar glial

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Proteína ácida fibrilar glial
Identificadores
Símbolo GFAP
Entrez 2670
HUGO 4235
OMIM 137780
RefSeq NM_002055
UniProt Q9UFD0
Outros datos
Locus Cr. 17 q21

A proteína ácida fibrilar glial ou proteína acídica fibrilar glial[1], abreviada como GFAP (do inglés glial fibrillary acidic protein) é unha proteína que forma parte dos filamentos intermedios do citoesqueleto e está codificada nos humanos polo xene GFAP do cromosoma 17.[2]

Esta proteína exprésase en numerosos tipos celulares do sistema nervioso central, como o astrocito,[3] e a célula ependimal.[4] Tamén se expresa nos glomérulos e nos fibroblastos peritubulares dos riles de ratas[5] e na célula de Leydig dos testículos de hámster[6] e homes,[7] no queratinocito humano,[8] osteocito e condrocito humano[9] e célula estrelada pancreática e célula estrelada hepática de ratas.[10]

A GFAP foi nomeada, illada e caracterizada por primeira vez por Lawrence F. Eng en 1969.[11] e describiuse en detalle en 1971.[12] Considérase unha proteína de filamentos intermedios de tipo III codificada na rexión 17q21.[13] Está moi relacionada con outros membros da súa familia non epiteliais, como a vimentina, desmina, e periferina, que están todos implicados no mantemento da estrutura e función do citoesqueleto celular. A GFAP crese que axuda a manter a forza mecánica dos astrocitos,[14] e tamén a forma das células pero a súa función exacta aínda non se coñece ben, malia o gran número de estudos que a usan como marcador celular.

Estrutura[editar | editar a fonte]

Os filamentos intermedios de tipo III conteñen tres dominios, chamados cabeza, bastón e cola. A secuencia específica do ADN que codifica o dominio bastón (rod) pode difereir entre os distintos filamentos intermedios de tipo III pero a estrutura da proteína está moi conservada. Este dominio bastón enrólase arredor do doutro filamento para formar un dímero, cos extremos N-terminal e C-terminal de cada filamento aliñados. Os filamentos de tipo III como a GFAP poden formar tanto homodímeros coma heterodímeros; a GFAP pode polimerizarse con outras proteínas de tipo III ou con proteínas de neurofilamento (NF-L).[15] Porén, a GFAP e os outros tipos de proteínas de tipo III de filamentos intermedios non poden ensamblarse con queratinas (os filamentos intermedios de tipo I e II) polo que nas células que expresan ambas as proteínas, fórmanse dúas redes de filamentos intermedios separadas,[16] o cal pode permitir unha especialización e un incremento da variabilidade.

Para formar redes, os dímeros de GFAP iniciais combínanse para formar tetrámeros,[17] que son as subunidades básicas dun filamento intermedio. Como os dominios bastón por si sós non forman filamentos in vitro, os dominios de cabeza e cola non helicoidais son necesarios para a formación de filamentos.[15] As rexións cabeza e cola teñen unha maior variabilidade de secuencia e estrutura. A pesar desta maior variabilidade, a cabeza da GFAP contén dúas arxininas conservadas e un residuo aromático que se sabe que son necesarios para unha ensamblaxe axeitada.[12]

Función no sistema nervioso central[editar | editar a fonte]

A GFAP exprésase no sistema nervioso central nos astrocitos.[3] Está implicada en moitos procesos importantes do sistema nervioso central, como a comunicación celular e o funcionamento da barreira hematoencefálica.

A GFAP xoga un papel na mitose ao axustar a rede de filamentos presente na célula. Durante a mitose, hai un incremento de GFAP fosforilada, e un movemento desta proteína modificada cara ao suco de segmentación da célula en división.[18] No proceso funcionan diferentes conxuntos de quinases; a quinase cdc2 actúa só na transición da fase G2, e outras GFAP quinases están activas só no suco de segmentación. Esta especificidade de localización permite a regulación precisa da distribución da GFAP nas células fillas. Diversos estudos indican que os ratos knockout para a GFAP sofren moitos procesos dexenerativos como a mielinazación anormal, deterioración da estrutura da substancia branca, e incapacidade funcional/estrutural da barreira hematoencefálica.[19] Estes datos suxiren que a GFAP é necesaria para moitas funcións críticas no sistema nervioso central.

Propúxose que a GFAP xoga un papel nas interaccións astrocito-neurona e na comunicación célula-célula. In vitro, usando ARN antisentido, os astrocitos que carecen de GFAP non forman as extensións xeralmente presentes en resposta ás neuronas.[20] Outros estudos indican que as células de Purkinje nos ratos knockout para a GFAP non presentan a estrutura normal, e estes ratos mostran déficits en experimentos de condicionamento como a tarefa de parpadeo.[21] Estudos bioquímicos da GFAP indican que a fosforilación dependente de MgCl2 ou de calcio/calmodulina en varios residuos de serina ou treonina fana a PKC e a PKA,[22] que son dúas quinases importantes na transdución de sinais citoplasmática. Estes datos suliñan a importancia da GFAP para a comunicación celular.

A GFAP tamén é importante na reparación de lesións no sistema nerviosos central. Máis especificamente polo seu papel na formación de cicatrices gliais en multitude de localizacións a través do sistema nervioso central incluíndo o ollo[23] e o cerebro.[24]

Patoloxía[editar | editar a fonte]

Inmunomarcaxe de GFAP nun neoplasma glial (astrocitoma anaplástico).

Existen moitos trastornos asociados coa regulación incorrecta da GFAP, e as lesións poden causar que as células gliais reaccionen de forma prexudicial. A formación dunha cicatriz glial é unha consecuencia de varias condicións neurodexenerativas, e de lesións que seccionan o material neural. A cicatriz orixínase por astrocitos que interaccionan con tecido fibroso para reestablecer as marxes gliais arredor do núcleo da lesión central [25] e é causada parcialmente por unha regulación á alza da GFAP.[26]

Outra condición directamente relacionada coa GFAP é a enfermidade de Alexander, un trastorno xenético raro. Entre os seus síntomas están o atraso físico e mental, demencia, agrandamento do cerebro e cabeza, espasticidade (rixidez das extremidades), e convulsións.[27] O mecanismo celular da enfermidade é a presenza de acumulacións citoplásmicas coñecidas como fibras de Rosenthal, que conteñen GFAP e proteínas de choque térmico.[28] As mutacións na rexión codificante da GFAP contribúen á acumulación de fibras de Rosenthal.[29] Propúxose que algunhas destas mutacións son prexudiciais para a formación do citoesqueleto e que incrementan a actividade da caspase 3,[30] o cal levaría ao aumento da apoptose das células que leven esas mutación. En conclusión, a GFAP xoga un importante papel na patoxénese da enfermidade de Alexander.

Un dato importante é que a expresión dalgunhas isoformas da GFAP decrece en resposta a infeccións agudas ou neurodexeneración.[31] Ademais, a redución na expresión da GFAP tamén se detectou na encefalopatía de Wernicke.[32] A glicoproteína gp120 da envoltura viral do VIH-1 pode inhibir directamente a fosforilación da GFAP e os niveis de GFAP poden decrecer en resposta a infeccións crónicas polo VIH-1,[33] virus da varicela zóster,[34] e virus da pseudorrabia.[35] Informouse de decrecemento da expresión da GFAP na síndrome de Down, esquizofrenia, [[t rastorno bipolar]] e depresión.[31]

Nun estudo de 22 pacientes infantís aos que se lles aplicaba oxixenación por membrana extracorpórea (ECMO), os nenos que tiñan niveis anormais de GFAP tiñan unha probabilidade 13 veces maior de morreren e 11 veces maior de sufriren danos cerebrais comparados cos nenos con niveis normais de GFAP.[36] Os niveis de GFAP úsanse xa como marcador para os danos neurolóxicos en adultos que sufriron accidentes cerebrovasculares e lesións traumáticas do cerebro.[36]

Interaccións[editar | editar a fonte]

A GFAP interacciona con MEN1[37] e PSEN1.[38]

Isoformas[editar | editar a fonte]

Aínda que a GFAP alfa é a única isoforma que pode ensamblarse homomericamente, a GFAP ten 8 isoformas distintas que etiquetan distintas subpoboacións de astrocitos en cerebros de humanos e roedores. Estras isoformas inclúen o GFAP kappa, os GFAP +1 e o actualmente mellor investigado GFAP delta. O GFAP delta parece estar ligado a células nais neurais (NSCs) e pode estar implicado na migración. O GFAP+1 é un anticorpo que etiqueta dúas isoformas. Aínda que os astrocitos positivos para o GFAP+1 suponse que non son astrocitos reactivos, hai unha ampla variedade de morfoloxías como a presenza de procesos de ata 0,95mm (atopados no cerebro humano). A expresión de astrocitos positivos para o GFAP+1 está ligada a idades avanzadas e ao comezo de patoloxías de alzhéimer.[39]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Acidic en inglés só se usa como adxectivo e significa ácido/a; porén, a tradución por "acídica" foi moi común na literatura. Nalgún caso tamén se traduciu por proteína acidóxena fibrilar glial (Bruce Alberts et al. Biología molecular de la célula, Omega (1986), páxina 638).
  2. Isaacs A, Baker M, Wavrant-De Vrièze F, Hutton M (July 1998). "Determination of the gene structure of human GFAP and absence of coding region mutations associated with frontotemporal dementia with parkinsonism linked to chromosome 17". Genomics 51 (1): 152–4. DOI:10.1006/geno.1998.5360. PMID 9693047.
  3. 3,0 3,1 Jacque CM, Vinner C, Kujas M, Raoul M, Racadot J, Baumann NA (January 1978). "Determination of glial fibrillary acidic protein (GFAP) in human brain tumors". J. Neurol. Sci. 35 (1): 147–55. PMID 624958.
  4. Roessmann U, Velasco ME, Sindely SD, Gambetti P (1980). "Glial fibrillary acidic protein (GFAP) in ependymal cells during development. An immunocytochemical study". Brain Research 200 (1): 13–21. doi:10.1016/0006-8993(80)91090-2. PMID 6998542.
  5. Buniatian G, Traub P, Albinus M, Beckers G, Buchmann A, Gebhardt R, Osswald H (1998). "The immunoreactivity of glial fibrillary acidic protein in mesangial cells and podocytes of the glomeruli of rat kidney in vivo and in culture". Biology of the cell / under the auspices of the European Cell Biology Organization 90 (1): 53–61. PMID 9691426.
  6. Maunoury R, Portier MM, Léonard N, McCormick D (1991). "Glial fibrillary acidic protein immunoreactivity in adrenocortical and Leydig cells of the Syrian golden hamster (Mesocricetus auratus)". Journal of neuroimmunology 35 (1–3): 119–129. PMID 1720132.
  7. Davidoff MS, Middendorff R, Köfüncü E, Müller D, Jezek D, Holstein AF (2002). "Leydig cells of the human testis possess astrocyte and oligodendrocyte marker molecules". Acta histochemica 104 (1): 39–49. doi:10.1078/0065-1281-00630. PMID 11993850.
  8. Von Koskull H (1984). "Rapid identification of glial cells in human amniotic fluid with indirect immunofluorescence". Acta cytologica 28 (4): 393–400. PMID 6205529.
  9. Kasantikul V, Shuangshoti S (1989). "Positivity to glial fibrillary acidic protein in bone, cartilage, and chordoma". Journal of surgical oncology 41 (1): 22–26. PMID 2654484.
  10. Apte MV, Haber PS, Applegate TL, Norton ID, McCaughan GW, Korsten MA, Pirola RC, Wilson JS (1998). "Periacinar stellate shaped cells in rat pancreas: Identification, isolation, and culture". Gut 43 (1): 128–133. PMC 1727174. PMID 9771417. //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1727174/.
  11. Eng LF, Ghirnikar RS, Lee YL (October 2000). "Glial fibrillary acidic protein: GFAP-thirty-one years (1969-2000)". Neurochem. Res. 25 (9-10): 1439–51. PMID 11059815.
  12. 12,0 12,1 Fuchs E, Weber K (1994). "Intermediate filaments: structure, dynamics, function, and disease". Annu. Rev. Biochem. 63: 345–82. DOI:10.1146/annurev.bi.63.070194.002021. PMID 7979242.
  13. Bongcam-Rudloff E, Nistér M, Betsholtz C, Wang JL, Stenman G, Huebner K, Croce CM, Westermark B (March 1991). "Human glial fibrillary acidic protein: complementary DNA cloning, chromosome localization, and messenger RNA expression in human glioma cell lines of various phenotypes". Cancer Res. 51 (5): 1553–60. PMID 1847665.
  14. Cullen DK, Simon CM, LaPlaca MC (2007). "Strain rate-dependent induction of reactive astrogliosis and cell death in three-dimensional neuronal-astrocytic co-cultures". Brain Research 1158: 103–115. doi:10.1016/j.brainres.2007.04.070. PMC 3179863. PMID 17555726. //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3179863/.
  15. 15,0 15,1 Reeves SA, Helman LJ, Allison A, Israel MA (1989). "Molecular cloning and primary structure of human glial fibrillary acidic protein". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 86 (13): 5178–82. DOI:10.1073/pnas.86.13.5178. PMC 297581. PMID 2740350. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=297581.
  16. McCormick MB, Coulombe PA, Fuchs E (1991). "Sorting out IF networks: Consequences of domain swapping on IF recognition and assembly". The Journal of Cell Bio 113 (5): 1111–1124. PMC 2289006. PMID 1710225. //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2289006/.
  17. Stewart M, Quinlan RA, Moir RD (1989). "Molecular interactions in paracrystals of a fragment corresponding to the alpha-helical coiled-coil rod portion of glial fibrillary acidic protein: Evidence for an antiparallel packing of molecules and polymorphism related to intermediate filament structure". The Journal of Cell Biology 109 (1): 225–234. PMC 2115473. PMID 2745549. //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2115473/.
  18. Tardy M, Fages C, Le Prince G, Rolland B, Nunez J (1990). "Regulation of the glial fibrillary acidic protein (GFAP) and of its encoding mRNA in the developing brain and in cultured astrocytes". Adv. Exp. Med. Biol. 265: 41–52. PMID 2165732.
  19. Liedtke W, Edelmann W, Bieri PL, Chiu FC, Cowan NJ, Kucherlapati R, Raine CS (1996). "GFAP is necessary for the integrity of CNS white matter architecture and long-term maintenance of myelination". Neuron 17 (4): 607–615. doi:10.1016/S0896-6273(00)80194-4. PMID 8893019.
  20. Weinstein DE, Shelanski ML, Liem RK (1991). "Suppression by antisense mRNA demonstrates a requirement for the glial fibrillary acidic protein in the formation of stable astrocytic processes in response to neurons". The Journal of Cell Biology 112 (6): 1205–1213. PMC 2288905. PMID 1999469. //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2288905/.
  21. OMIM - 137780 - Glial Fibrillary Acidic Protein, GFAP [1]
  22. Harrison BC, Mobley PL (1992). "Phosphorylation of glial fibrillary acidic protein and vimentin by cytoskeletal-associated intermediate filament protein kinase activity in astrocytes". Journal of Neurochemistry 58 (1): 320–327. PMID 1727439.
  23. Tuccari G, Trombetta C, Giardinelli MM, Arena F, Barresi G (1986). "Distribution of glial fibrillary acidic protein in normal and gliotic human retina". Basic and applied histochemistry 30 (4): 425–432. PMID 3548695.
  24. Paetau A, Elovaara I, Paasivuo R, Virtanen I, Palo J, Haltia M (1985). "Glial filaments are a major brain fraction in infantile neuronal ceroid-lipofuscinosis". Acta Neuropathologica 65 (3–4): 190–194. PMID 4038838.
  25. Bunge MB, Bunge RP, Ris H (1961). "Ultrastructural Study of Remyelination in an Experimental Lesion in Adult Cat Spinal Cord". The Journal of biophysical and biochemical cytology 10 (1): 67–94. PMC 2225064. PMID 13688845. //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2225064/.
  26. Smith ME, Eng LF (1987). "Glial fibrillary acidic protein in chronic relapsing experimental allergic encephalomyelitis in SJL/J mice". Journal of Neuroscience Research 18 (1): 203–208. doi:10.1002/jnr.490180129. PMID 3682026.
  27. HealthLink (2007-11-25). "Alexander Disease". Medical College of Wisconsin. http://healthlink.mcw.edu/article/921383447.html.
  28. Hagemann TL, Connor JX, Messing A (2006). "Alexander Disease-Associated Glial Fibrillary Acidic Protein Mutations in Mice Induce Rosenthal Fiber Formation and a White Matter Stress Response". Journal of Neuroscience 26 (43): 11162–11173. doi:10.1523/JNEUROSCI.3260-06.2006. PMID 17065456.
  29. Brenner M, Johnson AB, Boespflug-Tanguy O, Rodriguez D, Goldman JE, Messing A (2001). "Mutations in GFAP, encoding glial fibrillary acidic protein, are associated with Alexander disease". Nat. Genet. 27 (1): 117–20. DOI:10.1038/83679. PMID 11138011.
  30. Chen YS, Lim SC, Chen MH, Quinlan RA, Perng MD (2011). "Alexander disease causing mutations in the C-terminal domain of GFAP are deleterious both to assembly and network formation with the potential to both activate caspase 3 and decrease cell viability". Experimental Cell Research 317 (16): 2252–2266. doi:10.1016/j.yexcr.2011.06.017. PMID 21756903.
  31. 31,0 31,1 Johnston-Wilson NL, Sims CD, Hofmann JP, Anderson L, Shore AD, Torrey EF, Yolken RH (2000). "Disease-specific alterations in frontal cortex brain proteins in schizophrenia, bipolar disorder, and major depressive disorder. The Stanley Neuropathology Consortium". Mol. Psychiatry 5 (2): 142–9. DOI:10.1038/sj.mp.4000696. PMID 10822341. http://www.nature.com/mp/journal/v5/n2/full/4000696a.html.
  32. Cullen KM, Halliday GM (1994). "Chronic alcoholics have substantial glial pathology in the forebrain and diencephalon". Alcohol and alcoholism (Oxford, Oxfordshire). Supplement 2: 253–257. PMID 8974344.
  33. Levi G, Patrizio M, Bernardo A, Petrucci TC, Agresti C (1993). "Human immunodeficiency virus coat protein gp120 inhibits the beta-adrenergic regulation of astroglial and microglial functions". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 90 (4): 1541–1545. PMC 45910. PMID 8381971. //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC45910/.
  34. Kennedy PG, Major EO, Williams RK, Straus SE (1994). "Down-Regulation of Glial Fibrillary Acidic Protein Expression during Acute Lytic Varicella-Zoster Virus Infection of Cultured Human Astrocytes". Virology 205 (2): 558–562. doi:10.1006/viro.1994.1679. PMID 7975257.
  35. Rinaman L, Card JP, Enquist LW (1993). "Spatiotemporal responses of astrocytes, ramified microglia, and brain macrophages to central neuronal infection with pseudorabies virus". The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience 13 (2): 685–702. PMID 8381171.
  36. 36,0 36,1 "Protein Found to Predict Brain Injury in Children on ECMO Life Support". Johns Hopkins Children's Center. 19 November 2010. http://www.hopkinschildrens.org/Protein-Found-to-Predict-Brain-Injury-in-Children-on-ECMO-Life-Support.aspx. Consultado o 11 December 2010.
  37. Lopez-Egido J, Cunningham J, Berg M, Oberg K, Bongcam-Rudloff E, Gobl A (August 2002). "Menin's interaction with glial fibrillary acidic protein and vimentin suggests a role for the intermediate filament network in regulating menin activity". Exp. Cell Res. 278 (2): 175–83. DOI:10.1006/excr.2002.5575. PMID 12169273.
  38. Nielsen AL, Holm IE, Johansen M, Bonven B, Jørgensen P, Jørgensen AL (August 2002). "A new splice variant of glial fibrillary acidic protein, GFAP epsilon, interacts with the presenilin proteins". J. Biol. Chem. 277 (33): 29983–91. DOI:10.1074/jbc.M112121200. PMID 12058025.
  39. Middeldorp J, Hol EM (March 2011). "GFAP in health and disease". Prog. Neurobiol. 93 (3): 421–43. DOI:10.1016/j.pneurobio.2011.01.005. PMID 21219963.

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]