Vinculina

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Ver tamén familia da vinculina.
Protein VCL PDB 1qkr.png
PDB 1qkr
Vinculina
Identificadores
Símbolo VCL
Símbolos alt. CMD1W; CMH15; HEL114; MV; MVCL
Entrez 7414
OMIM 193065
PDB 1RKE, 1SYQ, 1TR2, 1YDI, 2GWW, 2HSQ, 2IBF, 3H2U, 3H2V, 3MYI, 3RF3, 3S90, 3TJ5, 3TJ6, 3VF0, 4DJ9, 4EHP 1RKC, 1RKE, 1SYQ, 1TR2, 1YDI, 2GWW, 2HSQ, 2IBF, 3H2U, 3H2V, 3MYI, 3RF3, 3S90, 3TJ5, 3TJ6, 3VF0, 4DJ9, 4EHP
RefSeq NP_003364
UniProt P18206
Outros datos
Locus Cr. 10 [1]

A vinculina é unha proteína membrano-citoesquelética das células de mamíferos que se encontra nas placas de adhesión focal que está implicada na unión de moléculas de adhesión de tipo integrina ao citoesqueleto de actina. É unha proteína das varias proteínas citoesquelética asociadas coas unións célula-célula e célula-matriz extracelular que están implicadas na ancoraxe da actina F á membrana. Descubrírona independentemente Benny Geiger[1] e Keith Burridge.[2] A súa secuencia é un 20%-30% similar á da α-catenina, que tamén realiza unha función parecdia.

Ao unirse alternativamente á talina ou á α-actinina, a forma da vinculina cambia e, en consecuencia, as súas propiedades de unión tamén cambian. O xene da vinculina ten unha soa copia e parece non ter ningún xene moi emparentado no xenoma. Atopáronse moitos transcritos de splicing alternativo para este xene, pero a validez biolóxica dalgunhas variantes non foi determinada. A súa variante de empalme, a metavinculina (ver máis abaixo) tamén necesita a presenza de vinculina para heterodimerizarse e funcionar de modo independente.

Estrutura[editar | editar a fonte]

A vinculina é unha proteína citoesquelética de 117-kDa formada por 1066 aminoácidos. A proteína contén un dominio ácido N-terminal e un dominio básico C-terminal separados por un segmento medio rico en prolina. A vinculina consta dun dominio de cabeza globular que contén sitios de unión para a talina e a α-actinina e un sitio de fiosforilación de tirosina, mentres que a súa rexión da cola contén sitios de unión para a actina F, paxilina, e lípidos.[3]

Esencialmente, a porción da cabeza N-terminal de 835 aminoácidos está subdividida en catro dominios. Esta está unida coa porción C-terminal por unha rexión enlazadora (linker).

A proteína vinculina humana mostra unha identidade de secuencia maior do 95% coa vinculina de polo.[4]

Conformación[editar | editar a fonte]

A recente obtención da estrutura 3D desta proteína esclareceu en parte como esta proteína modela a súa forma para realizar variadas funcións. Por exemplo, a vinculina pode controlar a mobilidade celular simplemente alterando a súa forma de activa a inactiva. Cando está no seu estado inactivo, a conformación da vinculina caracterízase pola interacción entre a súa cabeza e os dominios de cola. E cando se transforma á súa forma activa, como ocorre cando a talina desencadea a unión, córtase a interacción intramolecular entre a cola e a cabeza. Noutras palabras, cando os sitios de unión á vinculina (VBS) da talina de hélices α se unen a unha estrutura de feixes helicoidais do dominio de cabeza da vinculina, iníciase a "conversión do feixe helicoidal", o que orixina a reorganización das hélices α (α1- α-4), o que dá,lugar a unha estrutura completamente nova de feixe de cinco hélices. Esta función tamén a realiza en células cancerosas, nas que regula a o movemento e proliferación de ditas células a outras partes do corpo.

Mecanismo e función[editar | editar a fonte]

Situación da vinculina nas unións adherentes.

O movemento e dispersión das células ocorre por un proceso consistente na unión de receptores integrina da superficie celular a moléculas de adhesión da matriz extracelular. A vinculina está asociada con unións adherentes e adhesións focais, que son complexos que nuclean os filamentos de actina e establecen enlaces cruzados entre o medio externo, a membrana plasmática, e o citoesqueleto de actina.[5] O complexo nas adhesións focais consta de varias proteínas como a vinculina, α-actinina, paxilina, e talina, na cara intracelular da membrana plasmática.

Máis especificamente, a parte amino terminal da vinculina únese á talina, a cal, á súa vez, se une a β-integrinas, e a parte carboxilo terminal únese á actina, fosfolípidos, e homodímeros formadores de paxilina. A unión da vinculina á talina e actina está regulada por polifosfoinosítidos e é inhibida por fosfolípidos ácidos. O complexo serve despois para ancorar os filamentos de actina á membrana.[6]

A perda da vinculina afecta a diversas funcións celulares; altera a formación do complexo, e impide a adhesión celular e espallamento celular. A ausencia desta proteína causa un decrecemento na dispersión das células, acompañado da redución da formación de fibras de estrés, formación de poucas adhesións focais, e inhibición da extensión de lamelipodios.[3] Descubriuse que as células que son deficientes en vinculina teñen conos de crecemento que avanzan máis lentamente, e de filopodios e lamelipodios que son menos estables que nas células normais. Postulouse que a falta de vinculina pode diminuír a adhesión celular ao inhibir a ensamblaxe das adhesións focais e impedir a polimerización da actina. Por outra parte, a sobreexpresión da vinculina pode restaurar a adhesión e o espallamento celular ao promover o recrutamento de proteínas citoesqueléticas nos complexos de adhesión focal no sitio de unión de integrinas[6]. A capacidade da vinculina de interaccionar con integrinas do citoesqueleto nas adhesións focais parece ser fundamental para o control da mecánica do citoesqueleto, dispersión celular, e formación de lamelipodios. Así, a vinculina parece xogar un papel clave no control da forma baseado na súa capacidade de modular a estrutura e función das adhesións focais.

Sitio de unión á vinculina[editar | editar a fonte]

Vinculina
PDB 1rkc EBI.jpg
Cabeza da vinculina humana (1-258) en complexo con sitio de unión á vinculina da talina 3 (residuos 1944-1969)
Identificadores
Símbolo VBS
Pfam PF08913
InterPro IPR015009

Encóntranse sitios de unión á vinculina (VBS) predominantemente na talina e nas moléculas similares á talina, o que permite que a vinculina se una á talina, estabilizando unións célula-matriz mediadas pola integrina. A talina, á súa vez, liga as integrinas ao citoesqueleto de actina. A secuencia consenso para o sitio de unión á vinculina é LxxAAxxVAxxVxxLIxxA, na que se predí unha estrutura secundaria de catro hélices anfipáticas. Os residuos hidrofóbicos que definen o sitio de unión á vinculina están "enmascarados" e enterrados no centro dunha serie de feixes helicoidais que constitúen o bastón da talina.[7]

Variantes de empalme: Metavinculina[editar | editar a fonte]

No músculo liso e no esquelético (e probablemente en menor extensión no músculo cardíaco) no seu estado ben diferenciado (contráctil) coexprésase (xunto á vinculina normal) unha variante de splicing que leva un exón extra na rexión codificante 3', polo que codifica unha isoforma máis longa chamada metavinculina (meta VCL) de ~150KD, que é unha proteína cuxa existencia se coñecía desde a década de 1980.[8] A tradución deste exón extra causa unha inserción de máis de 60 residuos rica en aminoácidos ácidos entre as hélices I e II no dominio de cola C-terminal. As mutacións na rexión de inserción correlaciónanse coa miocardiopatía dilatada idiopática hereditaria.[9]

A lonxitude da inserción na metavinculina é de 68 aminoácidos en mamíferos e de 79 en ras.[10] Comparáronse as secuencias de metavinculina de porco, humanos, polo e ra, e atopouse que a inserción constaba de dúas partes: a primeira parte é variable e a segunda está moi conservada evolutivamente.

Ambas as isoformas da vinculina colocalízanse nas estruturas musculares adhesivas, como as placas densas no músculo liso, discos intercalados nos cardiomiocitos, e costámeros no músculo esquelético.[11] O dominio de cola da metavinculina ten unha menor afinidade pola cabeza comparada coa da cola da vinculina. No caso da metavinculina, o desenrolamento do bucle en forquita C-terminal hidrofóbico do dominio da cola está afectado polas cargas negativas da inserción de 68 aminoácidos, polo que se require a isoforma regular da vinculina activada por fosfolípidos para activar completamente a molécula de metavinculina.

Interaccións[editar | editar a fonte]

A vinculina interacciona con SORBS1,[12] CDH1[13][14] e a paxilina.[15][16][17]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Geiger,B. 130K Protein from Chicken Gizzard - Its Localization at the Termini of Microfilament Bundles in Cultured Chicken-Cells. Cell 18, 193-205 (1979).
  2. Burridge,K. & Feramisco,J.R. Microinjection and localization of a 130K protein in living fibroblasts: a relationship to actin and fibronectin. Cell 19, 587-595 (1980).
  3. 3,0 3,1 Goldmann, W.H.; Ingber, D.E. (2001). "Intact vinculin protein is Require for control of cell shape, cell mechanics, and rac-Dependent Lamellipodia Formation". Biochemical and Biophysical Research Communications 290 (2): 749–755. PMID 11785963. doi:10.1006/bbrc.2001.6243. 
  4. "Entrez Gene: VCL vinculin". 
  5. Xu, W.; Baribault, H.; Adamson, E.D. (1998). "vinculin knockout results in heart and brain defects during embryonic development". Development 125 (2): 327–337. PMID 9486805. 
  6. 6,0 6,1 Ezzell RM, Goldmann WH, Wang N, Parasharama N, Ingber DE. (1997). Vinclin promotes cell spreading by mechanically coupling integrins to the cytoskeleton. Experimental Cell Research. 231(1):14-26.
  7. Gingras AR, Vogel KP, Steinhoff HJ, Ziegler WH, Patel B, Emsley J, Critchley DR, Roberts GC, Barsukov IL (February 2006). "Structural and dynamic characterization of a vinculin binding site in the talin rod". Biochemistry 45 (6): 1805–17. PMID 16460027. doi:10.1021/bi052136l. 
  8. JR Feramisco, JE Smart, K Burridge, DM Helfman, and GP Thomas. Co-existence of vinculin and a vinculin-like protein of higher molecular weight in smooth muscle. J. Biol. Chem. 257: 11024-11031.
  9. Sebastian Witt, Anke Zieseniss, Ulrike Fock, Brigitte M. Jockusch, and Susanne Illenberger. Comparative Biochemical Analysis Suggests That Vinculin and Metavinculin Cooperate in Muscular Adhesion Sites. J. Biol. Chem. 279: 31533-31543.
  10. Strasser, P.; Gimona, M.; Herzog, M.; Geiger, B.; Small, J. V. Variable and constant regions in the C-terminus of vinculin and metavinculin: cloning and expression of fragments in E. coli. FEBS Lett. 317: 189-194, 1993. PubMed ID : 8425604
  11. Belkin, A. M., Ornatsky, O. I., Glukhova, M. A., and Koteliansky, V. E. (1988) J. Cell Biol. 107, 545–553
  12. Mandai, K; Nakanishi H; Satoh A; Takahashi K; Satoh K; Nishioka H; Mizoguchi A; Takai Y (March 1999). "Ponsin/SH3P12: an l-afadin- and vinculin-binding protein localized at cell-cell and cell-matrix adherens junctions". J. Cell Biol. (UNITED STATES) 144 (5): 1001–17. ISSN 0021-9525. PMC 2148189. PMID 10085297. doi:10.1083/jcb.144.5.1001. 
  13. Hazan, R B; Kang L; Roe S; Borgen P I; Rimm D L (December 1997). "Vinculin is associated with the E-cadherin adhesion complex". J. Biol. Chem. (UNITED STATES) 272 (51): 32448–53. ISSN 0021-9258. PMID 9405455. doi:10.1074/jbc.272.51.32448. 
  14. Hazan, R B; Norton L (April 1998). "The epidermal growth factor receptor modulates the interaction of E-cadherin with the actin cytoskeleton". J. Biol. Chem. (UNITED STATES) 273 (15): 9078–84. ISSN 0021-9258. PMID 9535896. doi:10.1074/jbc.273.15.9078. 
  15. Turner, C E; Brown M C; Perrotta J A; Riedy M C; Nikolopoulos S N; McDonald A R; Bagrodia S; Thomas S; Leventhal P S (May 1999). "Paxillin LD4 motif binds PAK and PIX through a novel 95-kD ankyrin repeat, ARF-GAP protein: A role in cytoskeletal remodeling". J. Cell Biol. (UNITED STATES) 145 (4): 851–63. ISSN 0021-9525. PMC 2133183. PMID 10330411. doi:10.1083/jcb.145.4.851. 
  16. Mazaki, Y; Hashimoto S; Sabe H (March 1997). "Monocyte cells and cancer cells express novel paxillin isoforms with different binding properties to focal adhesion proteins". J. Biol. Chem. (UNITED STATES) 272 (11): 7437–44. ISSN 0021-9258. PMID 9054445. doi:10.1074/jbc.272.11.7437. 
  17. Brown, M C; Perrotta J A; Turner C E (November 1996). "Identification of LIM3 as the principal determinant of paxillin focal adhesion localization and characterization of a novel motif on paxillin directing vinculin and focal adhesion kinase binding". J. Cell Biol. (UNITED STATES) 135 (4): 1109–23. ISSN 0021-9525. PMC 2133378. PMID 8922390. doi:10.1083/jcb.135.4.1109. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Bibliografía[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]