Senyalització

 

ÍNDEX

1. Senyalització dependent de l'adhesió.
	1.1 Senyalització dependent d'integrines.
	1.2 Característiques de la senyalització dependent de l'adhesió per integrines.
	1.3 Senyalització centrípeta ("outside-in"): reclutament de proteïnes derivat de l'activació, enfront del reclutament derivat de l'agregació d'integrines.
	1.4 En la senyalització centrípeta, el reclutament de proteïnes citoplasmàtiques depèn, en bona part, de la taxa d'activitat tirosina-cinasa i de la integritat del citosquelet d'actina.
2. Senyalització centrípeta i processos cel·lulars induïts.
	2.1 Regulació d'activitats cinasa.
		2.1.1 Tirosina cinases.
		2.1.2 Ser/Thr cinases.
	2.2 Interaccions moleculars directes.
		2.2.1 Dominis citoplasmàtics.
		2.2.2 Dominis extracel·lulars i transmembrana.
3. Senyalització centrífuga (inside-out).
4. Mecanotransducció.
Bibliografia.

 

 

 

1. SENYALITZACIÓ DEPENDENT DE L'ADHESIÓ

1.1 Senyalització dependent d'integrines

Actualment (2002), el coneixement dels mecanismes de senyalització dependents d'integrines és limitat, ja que se circumscriu a l'anàlisi individualitzada de les molècules que intervenen en vies específiques. No obstant això, hi ha una manca de metodologies que permetin una aproximació al coneixement, simultani i global, de la fisiologia dels grans complexos proteics que s'organitzen a ambdós costats de la membrana cel·lular després d'un fenomen d'adhesió mediat per algun membre de la família de les integrines. Els resultats disponibles mostren que aquests fenòmens adhesius generen una informació que s'integra en diverses vies de senyalització i regula aspectes fonamentals de la biologia de la cèl·lula, tant normal com patològica, com ara la morfologia, l'adhesió, la migració, el metabolisme, la proliferació, l'apoptosi i la diferenciació.

1.2 Característiques de la senyalització dependent de l'adhesió per integrines

La senyalització per integrines comparteix vies amb altres tipus de receptors, com ara aquells que reconeixen factors de creixement, citocines, quimiocines, hormones o antígens. De fet no es coneix, en el moment present, una sola via que s'associï exclusivament a un d'aquests elements de senyalització. Compartir, en condicions fisiològiques, les vies de senyalització no significa en cap cas que uns factors puguin ser substituts d'uns altres. Al contrari, atès que l'acció de cadascun dels factors s'estratifica entre les diferents etapes de la via, la resposta final és el resultat de la sinergia exercida per aquests factors.

Sinergia en la senyalització per integrines

No obstant això, les integrines mostren almenys quatre característiques, el conjunt de les quals les fa singulars entre les diferents famílies de receptors i les vies que se'n deriven. Així, (a) la sinergia en la senyalització revesteix, en el cas de les integrines, característiques de condició necessària i específica, encara que no suficient, per a la resposta cel·lular adequada. En efecte, els factors solubles (factors de creixement, citocines, etc.) necessiten que les cèl·lules estiguin adherides al substrat, perquè la senyalització dependent dels mateixos factors sigui òptima, cosa que afecta, entre d'altres, les vies dependents de la hidròlisi d'inositols fosfat, de l'activació de les cinases Erk1, Erk2, JNK, Akt, PI3K o de l'expressió de c-fos.

A més, (b) la senyalització dependent d'integrines està associada directament a la regulació del citosquelet d'actina, i regula aspectes que pertoquen tant a l'adhesió al substrat -complexos focals (sota control de Rac), adhesions focals (sota control de Rho), adhesions fibril·lars (sota control de Rho?) o hemidesmosomes (dependents de α₆ß₄)- com a l'adhesió cèl·lula-cèl·lula -Ig d'adhesió (ICAM-1, ICAM-2, ICAM-3, VCAM-1, MadCAM-1, PECAM-1, etc.), desintegrines (ADAM2). També regula els aspectes que controlen la diferenciació morfològica, la migració cel·lular (lamel·lipodis, filopodis, microespines, uròpodes, fibres d'estrès, etc.) o la senyalització originada per les forces de tensió o mecanorecepció. A més, la senyalització cap a l'actina és bidireccional, ja que, en relació amb el que s'ha exposat en el punt a, l'organització particular del citosquelet, que altera els complexos d'integrines, modula la resposta cel·lular enfront de qualsevol de les altres molècules de senyalització. Així, el tractament amb citocalasina D, una droga despolimeritzadora del citosquelet d'actina, disminueix significativament l'activació de la via MAPK de fibroblasts adherits a un substrat de fibronectina quan són estimulats amb EGF.

D'altra banda, (c) les integrines són capaces de fer de mediadores, i per tant de traslladar informació bidireccionalment entre el medi extracel·lular i la mateixa cèl·lula. A la senyalització centrípeta (outside-in) característica de qualsevol receptor, s'hi ha d'afegir, en aquest cas, la via centrífuga oposada (inside-out). En efecte, els canvis en l'afinitat i avidesa de les integrines produïts per la senyalització que prové de molècules solubles o de la reorganització de la matriu extracel·lular de fibronectina (polimerització i/o degradació), són bons exemples de senyalització centrífuga.

Finalment, els receptors de tipus integrina mostren una característica exclusiva i única, com és que d) l'activitat senyalitzadora d'un sol receptor no suscita, excepte en casos comptats, una resposta fisiològica, i que l'agregació o complexació dels receptors és necessària perquè aquesta resposta sigui rellevant. A més, aquesta complexació té lloc en regions discretes de la membrana plasmàtica, cosa que determina la polarització i/o regionalització de la transmissió del senyal.

No obstant això, les integrines no tenen una activitat senyalitzadora pròpia, ja que els manca capacitat enzimàtica intrínseca i són insolubles. Per tant, la senyalització dependent d'integrines s'ha de basar en la interacció d'aquestes proteïnes amb altres molècules que tinguin característiques adaptadores, activitat enzimàtica, s'associïn amb el citosquelet d'actina, etc. Aquesta interacció es produeix, essencialment, quan les integrines es troben en una conformació d'alta afinitat, encara que també es donen interaccions laterals, en el pla de la membrana, amb conformacions de baixa afinitat.

 

1.3 Senyalització centrípeta ("outside-in"): reclutament de proteïnes derivat de l'activació, enfront del reclutament derivat de l'agregació d'integrines

L'activació dels heterodímers d'integrines (mitjançant la utilització de lligands monovalents, com ara pèptids que contenen la seqüència GRGDS i anticossos inhibidors de l'adhesió, o, alternativament, amb la deleció del domini I de les subunitats α, dóna lloc o bé a la redistribució de les integrines o bé a la inducció de la mort cel·lular. Diverses integrines pertanyents a les subfamílies ß₁, ß₂ i ß₃ (α₃ß₁, α₄ß₁, α₅ß₁, α₆ß₁, α_Lß₂, α_Mß₂, α_vß₃), després de la seva activació monovalent, depenent del tipus cel·lular en el qual s'expressen, es redistribueixen en el pla de la membrana i s'agreguen en complexos focals preexistents (en fibroblasts, per exemple) o en microdominis membranosos com ara els rafts (principalment en cèl·lules hemàtiques i derivades), en un procés encara mal conegut, però que, aparentment, està regulat pel citosquelet d'actina i, en alguns casos, per l'associació de les integrines a microdominis de tipus glicosinapsi.

En altres tipus cel·lulars, probablement aquells que expressen caspasa 8 (cèl·lules hemàtiques/hematopoètiques, endotelials, hepatòcits, neurones i fibra muscular estriada), s'ha demostrat que tant la sobreexpressió d'integrines com ara la α₅ß₁ o la α_vß₃ com la seva activació per lligands monovalents indueixen l'activació d'un procés apoptòtic que condueix a la mort cel·lular. Aquesta es produiria mitjançant el reclutament directe o indirecte de procaspasa 8 en quantitat suficient com per provocar-ne l'activació, seguint un model de proximitat, però independent de FADD. En aquest reclutament resultaria imprescindible la contribució de les regions transmembranoses i juxtamembranoses de les subunitats ß, especialment d'aquelles que també intervenen la senyalització de supervivència a través de Src, Shc i FAK.

L'agregació d'integrines (mitjançant anticossos que agreguen els receptors, però que estan mancats de la capacitat d'inhibir l'adhesió) promou el reclutament citoplasmàtic de tensina i FAK, encara que aquest reclutament no va seguit de nivells significatius d'autofosforilació de la cinasa. A més de les dues proteïnes esmentades, també es recluta de manera minoritària cortactina, c-cbl (pp120), GAP, PLC-(, PI3K, SHP2 (PTP-1D), c-Src, c-Yes i c-Csk.

L'agregació i activació simultànies de les integrines (mitjançant lligands polivalents) promou el reclutament d'almenys una trentena de proteïnes citoplasmàtiques, que formen un complex estable, encara que transitori, i que es poden agrupar en:

Molècules del citosquelet	Família Src	Substrats Src	Altres molècules de senyalització
actina F	c-Src	FAK	c-Csk
paxilina	c-Yes	cortactina	GAP
filamina	c-Fyn	c-Cbl (pp120)	PLC-γ
talina			PI3K
α-actinina			RhoA
vinculina			Rac1
tensina			Grb2
			Sos
			Ras
			Raf1
			MEKK
			MEK
			ERK1
			ERK2
			JNK1
			SHP2 (PTP-1D)

1.4 En la senyalització centrípeta, el reclutament de proteïnes citoplasmàtiques depèn, en bona part, de la taxa d'activitat tirosina-cinasa i de la integritat del citosquelet d'actina

La utilització d'inhibidors de tirosina-cinases (genisteïna o herbimicina A) i/o drogues desorganitzadores del citosquelet d'actina (citocalasina D) permet la dissecció del fenomen de reclutament proteic després de la interacció de lligands polivalents. En efecte, aquestes eines, aplicades de manera seqüencial o simultània, permeten establir fins a quatre tipus de requeriments, com queda establert en les agrupacions següents:

a) Agregació i activació d'integrines	b) Agregació i activació d'integrines i activitat de tirosina-cinases	c) Agregació i activació d'integrines i integritat del citosquelet d'actina	d) Agregació i activació d'integrines, activitat de tirosina-cinases i integritat del citosquelet d'actina
talina	cortactina	actina F	RhoA
α-actinina	c-Cbl (pp120)	Paxilina	Rac1
vinculina	c-Src	filamina	Grb2
tensina	c-Yes		Sos
FAK	c-Fyn		Ras
	c-Csk		Raf1
	PLC-γ		MEKK
	PI3K		MEK
	SHP-2 (PTP-1D)		ERK1
			ERK2
			JNK1

Com a conclusió (utilitzant com a model la integrina α₅ß₁ expressada en fibroblasts), es pot establir que:

a) El procés d'activació, per si mateix, no és rellevant per a la senyalització derivada de l'adhesió per integrines, excepte en aquells models en què es desenvolupa el procés de mort cel·lular dependent d'integrines (IMD) i en els quals aquesta activació és l'element final de la senyalització centrífuga.

b) L'agregació d'integrines és el procés determinant en la senyalització, ja que promou el reclutament de proteïnes amb activitat enzimàtica, adaptadores, reguladores del citosquelet d'actina, de GTPases o de diverses activitats cinasa.

 

 

2. SENYALITZACIÓ CENTRÍPETA ("OUTSIDE-IN") I PROCESSOS CEL·LULARS INDUÏTS

Les integrines mostren una elevada heterogeneïtat quant a la via de senyalització activada específicament, que depèn de factors com ara el tipus cel·lular, la classe, el tipus i la massa d'integrina expressats, la matriu extracel·lular o la molècula senyalitzadora implicades, el punt del cicle en què es troba la cèl·lula, el grau de diferenciació i altres activitats com ara la migració cel·lular.

Amb caràcter inclusiu, l'adhesió dependent d'integrines origina fenòmens de senyalització de tipus immediat i/o proximal, que, generalment, s'encadenen amb uns altres de tipus tardà i/o distal. Entre els primers destaquen l'augment del Ca²⁺ intracel·lular, l'alcalinització local del citoplasma a conseqüència de l'activació de l'intercanviador antiport Na⁺/H⁺, la fosforilació de substrats després de l'activació de Ser/Thr-cinases i Tyr-cinases, la regulació de l'activitat d'algunes famílies Ras i el control del metabolisme lipídic de membrana. Pel que fa als fenòmens tardans i/o distals, el caràcter determinant que tenen per a l'homeòstasi cel·lular demana la integració de diferents vies de senyalització. Entre aquests darrers, les integrines participen en el procés de mecanotransducció, el control de l'expressió gènica, la migració cel·lular, l'organització del citosquelet d'actina i la regulació del cicle cel·lular, en els aspectes tant de proliferació i diferenciació com d'apoptosi.

No obstant això, s'han de distingir els processos de senyalització de caràcter "agut", és a dir, els que es produeixen immediatament (fins a 2 o 3 hores) després de l'adhesió de cèl·lules mantingudes en suspensió, dels que són "crònics". Aquests es produeixen quan la cèl·lula ja s'ha estabilitzat mitjançant l'adhesió a la matriu i a altres cèl·lules i, en la majoria de casos (excepte en cèl·lules derivades del procés d'hematopoesi), reflecteixen un estat més proper a la fisiologia in vivo. De manera general, només les activitats basals de la FAK, la PI4P5K, el transportador antiport Na⁺/H⁺ i la fosforilació de les proteïnes adaptadores paxilina i p130^CAS es mantenen de manera sostinguda mentre la cèl·lula està adherida.

Finalment, l'anàlisi detallada de la regulació molecular subjacent al conjunt dels processos de senyalització centrípeta, tant aguts com crònics, tal com s'esmenta anteriorment, la circumscriu al control de (a) les activitats cinasa i (b) les interaccions moleculars directes que, de manera individual o col·lectiva, es produeixen després d'un fenomen adhesiu dependent d'integrines.

2.1 Regulació d'activitats cinasa

Ja des dels primers treballs sobre senyalització dependent d'integrines, es va observar que l'adhesió cel·lular a la matriu extracel·lular fins i tot originava el reclutament dels receptors corresponents i un increment dels nivells de fosfotirosina en un nombrós grup de proteïnes amb pesos moleculars compresos entre els 115 i els 130 kDa. Encara que aquesta activitat cinasa s'exerceix majoritàriament sobre residus Tyr, hi ha almenys una activitat Ser/Thr-cinasa associada a integrines.

2.1.1 Tirosina-cinases

a) Subfamília FAK

És una de les 11 subfamílies que formen la família de proteïnes senyalitzadores PTK (proteïna tirosina-cinasa). La subfamília FAK inclou la mateixa FAK (focal adhesion kinase) i la Pyk2 (proline-rich tirosine kinase 2), que comparteixen la mancança de característiques de receptor.

La FAK (119 kDa), l'activació de la qual depèn de l'adhesió en què intervenen la majoria d'integrines, té una localització exclusivament citoplasmàtica i forma part dels complexos proteics que s'organitzen entorn d'aquestes proteïnes. És una proteïna essencial per a la viabilitat dels organismes pluricel·lulars, ja que els embrions de ratolins transgènics que tenen un genotip FAK^-/- moren en etapes primerenques del desenvolupament embrionari. Pel que fa al citosquelet d'actina, la FAK es localitza en les adhesions focals i, aparentment, més que participar directament en la seva formació, en regula la renovació molecular, ja que les cèl·lules deficients en l'expressió de FAK mostren un increment en les adhesions focals, tant en nombre com en desenvolupament.

La FAK no s'associa a la membrana i tampoc no conté dominis SH2 o SH3. Se n'han caracteritzat diverses isoformes, la majoria de les quals s'expressen al cervell. Estructuralment, la FAK presenta una regió N-terminal la seqüència de la qual mostra una alta homologia amb els dominis FERM (banda 4.1, ezrina, radixina, moesina).

Domini i interaccions de FAK i Pyk2

 

Presenta un domini Y397 que habitualment s'autofosforila, mentre que el domini catalític es troba a la regió central. Hi ha dues regions riques en Pro (Pro-1 i Pro-2) reconegudes per dominis SH3 de les proteïnes adaptadores. Finalment, l'extrem carboxil presenta un domini FAT (focal adhesion targeting domain) que resulta essencial per a la localització de l'enzim en els contactes focals i que conté regions per a la unió amb paxilina (PBS, paxillin binding sequences) i talina.

L'agregació d'integrines pertanyents a les famílies ß1, ß3, ß5 i ß7 provoca l'autofosforilació de FAK sempre que es trobi en els complexos adhesius i el citosquelet d'actina estigui intacte. L'autofosforilació mostra, en alguns estímuls, una certa dependència de l'activitat Rho, encara que habitualment la disminució d'aquesta activitat observada després de l'adhesió es contraposa a l'augment transitori de la fosforilació de FAK. No obstant això, s'arriba a la màxima activitat fosforiladora després de la fosforilació dependent de Src, especialment quan afecta els residus Tyr que hi ha a la nansa d'activació.

El reclutament d'altres receptors adhesius (Ig, selectines, CD44, etc.) i no adhesius (factors de creixement, neuropèptids, catecolamines, factors de creixement, anticossos, neurotransmissors, èsters de forbol, neurotoxines, forces de cisalla, despolarització neuronal o oncogens com ara v-Src) també provoquen la fosforilació de FAK. Aparentment, el reclutament de les integrines no és l'únic pas necessari per a l'autofosforilació, però sí que és l'últim.,

Regulació de l'avidesa

La Pyk2 (CAKß/RAFTK/CadTK/FAK2) s'expressa al cervell, les cèl·lules endotelials i les cèl·lules hemàtiques. És una cinasa dependent de Ca²⁺-calmodulina una mica més petita que la FAK (112 kDa), respecte de la qual presenta un 45 % d'homologia. Conserva tant els llocs d'autofosforilació com els dominis cinasa i els rics en Pro. No obstant això, no té un domini FAT en posició C-terminal, sinó regions d'unió a paxilina (PBS). A l'endoteli és activada per receptors units a proteïnes G, VEGF i IL-1α, mentre que en les cèl·lules CTL participa en la senyalització, i regula la resposta citotòxica de manera semblant a com ho fa en les cèl·lules NK després de l'adhesió dependent de ß₃. En els limfòcits B, on es coexpressa amb FAK, la Pik2 s'activa després de l'adhesió mitjançant ß₁ i ß₂ o el lligament de BCR, sempre que hi hagi senyalització per RANTES o MIP-1α, i es complexa amb p130^CAS, que es fosforila.

La FAK s'associa amb la paxilina i la talina en els complexos d'adhesió, mentre que la Syk2 ho fa amb la paxilina, però no amb la talina.

Activitat tirosina-cinasa: FAK i Src

L'activitat enzimàtica intrínseca té per substrats les mateixes FAK i Pyk2 , així com la paxilina, les cinases Src i les proteïnes adaptadores Shc, Grb7 i p130^CAS (CAS). S'arriba a la màxima activitat cinasa in vivo després de la transfosforilació dels residus Y576/Y577 localitzats en el domini catalític.

A part d'aquests dos residus, la FAK té in vivo, després de ser activada, quatre tirosines fosforilades més (Y397, Y407, Y861, Y925). D'aquestes, el residu d'autofosforilació Y397 constitueix un lloc d'unió per als dominis SH2 de la família Src (Src i Fyn). Aquestes PTK són les encarregades de transfosforilar els altres cinc residus tirosina. A més de Y397, la fosforilació de Y925 genera un segon lloc d'unió per a dominis SH2. Finalment, a Y407 i Y861, tot i estar conservades en diversos vertebrats, no se'ls ha assignat funció senyalitzadora. Durant la mitosi, la FAK és desfosforilada en els residus Tyr, però es fosforilen residus Ser (Ser840, Ser910 i potser també Ser722, que és a prop de la regió rica en Pro que és reconeguda pel domini SH3 de la Cas), procés que acompanya la desorganització de les adhesions focals durant aquest període.

Proteïnes que interaccionen amb FAK a través de dominis SH2

a) Família Src. Dels vuit membres que la constitueixen (Src, Fyn, Yes, Lck, Hck, Fgr, Lyn i Blk) només en el cas dels dos primers s'ha demostrat capacitat d'interacció amb FAK. Les cinases Src tenen dos residus de tirosina, Y416 en el domini catalític i Y527 en el C-terminal, essencials per a la regulació de la seva activitat enzimàtica.

Src

L'autofosforilació del primer provoca un increment en l'activitat de la Src, mentre que la fosforilació del segon per la cinasa carboxiterminal de c-Src (Csk) arriba a reprimir-la, en una acció inversa a la de la fosfatasa RPTPα. De manera molt significativa, la Csk es localitza en les adhesions focals associada, probablement, a FAK i paxilina, per la qual cosa l'activació i la regulació de la Src tenen lloc en els complexos formats després del reclutament d'integrines durant l'adhesió. D'altra banda, la fosforilació de residus de Ser i Thr -la funció exacta dels quals es desconeix- per la PKA, la PKC i la cdc2, aparentment també contribueix a la desfosforilació de Y527 (activació de la Src durant la mitosi després de la fosforilació per cdc2).

L'activació de la Src no només pot produir-se a través de la senyalització per integrines, sinó que altres receptors de membrana com ara els acoblats a proteïnes G (GPCR), els receptors tirosina-cinasa (RTK) dels factors de creixement, els receptors T i B, els receptors Fc, les citocines, així com els receptors citoplasmàtics com ara el d'estrògens, també depenen, si més no parcialment, de la senyalització a través de la Src.

La fosforilació per Src afecta tant substrats localitzats a la cara interna de la membrana plasmàtica o als complexos adhesius cèl·lula-matriu i cèl·lula-cèl·lula com substrats solubles citoplasmàtics. La fosforilació no només regula directament l'activitat d'aquests substrats, entre els quals hi ha les mateixes subunitats ß de les integrines, sinó que els residus de tirosina fosforilats poden constituir llocs d'unió d'altres proteïnes que els reconeguin a través de dominis SH2. Aquests complexos en què intervé Src estan implicats en la regulació de la síntesi proteica, l'expressió gènica, l'organització del citosquelet i la regulació del cicle cel·lular i, al seu torn, controlen processos que resulten essencials per a la cèl·lula i l'homeòstasi tissular com són la mobilitat, la proliferació, la supervivència i l'adhesió cel·lulars.

Dianes Src

Algunes de les principals vies de senyalització regulades per l'activitat de Src estan implicades en la regulació del cicle, i el flux principal d'informació es genera a partir de l'estimulació mitjançant factors de creixement, hormones o citocines. No obstant això, encara que quantitativament l'activació de les vies dependents de Src per integrines és menor que la derivada dels factors solubles, la informació generada per les integrines és una condició necessària perquè faci l'efecte biològic, de manera que la sinergia funcional entre ambdós orígens esdevé imprescindible. Entre aquestes vies que exerceixen un control bàsic sobre el cicle cel·lular hi ha les següents:

* Via Ras-MAPK, que regula l'expressió de fos a través de la fosforilació de membres de la família de factors de transcripció Ets.

* Via PI3K-Akt, que controla els processos inicials de la traducció, la supervivència cel·lular i alguns aspectes funcionals del citosquelet d'actina.

* Via Stat3, que regula l'expressió de myc i ciclina D1 i intervé, així, en el control de la diferenciació, proliferació i supervivència cel·lulars.

Pel que fa als complexos adhesius transmembranosos, la formació dels complexos focals no depèn de l'activitat de Src, Yes o Fyn. En canvi, el desenvolupament sí que en depèn, ja que la sobreexpressió d'aquestes proteïnes provoca la desorganització dels complexos, mentre que l'absència en genotips Src^-/- promou el descens de l'activitat tirosina-cinasa general i una acumulació de tensina i FAK, sense modificar la concentració local de vinculina i paxilina. En aquest sentit, l'activitat de la Src o la FAK, en col·laboració amb miosina II, determina la segregació dels complexos fibril·lars (rics en tensina) dels contactes focals. En el cas de la Src, aquestes activitats es poden dur a terme a través de la fosforilació de qualsevol dels possibles substrats (FAK, paxilina, tensina, talina, subunitats ß, CAS, PI3K o p190RhoGAP) o de tots, activitat que al seu torn està regulada per factors com ara la cinasa Csk.

Control del citosquelet d'actina per Src

D'altra banda, la Src exerceix un control bidireccional sobre el citosquelet d'actina a través de la informació generada principalment per integrines i altres receptors (d'adhesió, citocines, mitògens), que es tradueix en la fosforilació directa d'elements del citosquelet i en la regulació de les vies que en controlen l'organització, especialment a través de la família de GTPases Rho. De les 21 proteïnes que es coneixen actualment (2002), les tres millor estudiades són: RhoA, Rac i Cdc42

Rho (Ras homologous) constitueix una família de GTPases que, de manera semblant a unes altres, exerceixen les seves funcions a través de la interacció amb altres proteïnes efectores, alhora que són regulades per factors intercanviadors de nucleòtids de guanina (GEF) i proteïnes activadores (GAP), fonamentalment. Comparteixen un pes molecular semblant (al voltant de 21 kDa) i un extrem carboxiterminal que és modificat mitjançant prenilació. Controlen l'arquitectura de l'actina, tant espacialment com temporalment, i són essencials en la reorganització del citosquelet marginal d'actina (adhesió, filopodis, lamel·lipodis, fibres d'estrès, complexos focals, adhesions focals, citocinesi, pinocitosi, morfogènesi, creixement axonal, migració cel·lular i fagocitosi). A més del control de la polimerització i de l'acoblament de l'actina, les GTPases Rho en estat activat regulen vies com ara les dels factors de transcripció SRF i NF-6B, les vies de senyalització JNK i p38MAPK, el complex de NADPH-oxidasa durant la fagocitosi, el pH intracel·lular i el volum cel·lular, l'acoblament de les unions intercel·lulars dependents de cadherines, la secreció de cèl·lules encebades, la polaritat cel·lular i la transformació.

Un dels aspectes més interessants en què intervenen les GTPases Rho és la regulació de l'adhesió dependent d'integrines. Aquesta regulació s'exerceix mitjançant el control de l'avidesa i no, aparentment, de l'afinitat dels receptors. En efecte, les GTPases Cdc42 o Rac són necessàries per al reclutament de les integrines que formaran els complexos focals, mentre que la formació de les agrupacions d'integrines que donaran lloc a les adhesions focals requereixen l'activitat Rho.

Tot i que és un fet demostrat que l'adhesió al substrat promou l'activació de diversos membres de la família Rho, les vies que connecten ambdós successos i que tenen alguna tirosina-cinasa de la família Src com a element intermediari, són poc conegudes. En tot cas, la via més ben estudiada és la de fosforilació de p130^CAS per Src o Fyn, que permet el reclutament de la proteïna adaptadora CrkII. Aquesta darrera proteïna al seu torn uneix la DOCK180, que, encara que no és un GEF clàssic, activa finalment la Rac.

Altres substrats de la Src són els GEF Vav i Vav2, que incrementen la seva capacitat intercanviadora després de ser fosforilats. El primer, expressat en cèl·lules hematopoètiques, és un activador de Rac, i el segon, d'expressió més generalitzada, sembla tenir Rho com a diana de preferència. A més, Rac actua com a inhibidor de l'activitat Rho per un mecanisme que encara s'ha d'esbrinar, però de l'equilibri del qual depèn l'adquisició de la morfologia i funcionalitat dels models epitelioide o fibroblastoide.

Control recíproc de proteïnes Rho

Les cinases Src també tenen per substrat les GAP p190RhoGAP i p120RasGAP, que són activades i reclutades en els llocs d'adhesió cel·lular, on disminueixen les activitats Rho respectives. Finalment, les tres formes de Rho dirigeixen la localització de la Src als llocs d'adhesió i la remodelació dels complexos d'adhesió per Rac1 i Cdc42 durant la migració depèn de l'activitat Src a la perifèria.

Pel que fa a la reorganització del citosquelet d'actina, els efectors suposadament implicats per a cadascuna de les formes principals de Rho són els següents:

Efectors de Rho

- Les ROK són Ser/Thr-cinases els substrats de les quals són la cadena lleugera de la miosina (MLC) i la subunitat d'unió a la miosina (MBS) -que promouen l'acoblament de filaments d'actomiosina i la contracció-, així com la cofilina, a la qual inhibeix, cosa que promou l'estabilització dels filaments d'actina.

- La Dia, que interacciona amb profilina, i recluta i allibera actina G, cosa que n'afavoreix la polimerització. L'associació amb ROK és imprescindible per a la formació de fibres d'estrès.

- La citron-cinasa, l'activitat de la qual es localitza en el solc de segmentació, és imprescindible per a la citocinesi, ja que la seva inhibició origina cèl·lules multinucleades.

Regulació citosquelet d'actina per Rho

- La PI4P5K (PIP5K) és un enzim essencial per a la senyalització intracel·lular, l'ancoratge temporal a la membrana plasmàtica i l'activació local de proteïnes a través del producte PI4,5P₂. L'activació d'aquest enzim promou l'activitat de les proteïnes ERM i l'estimulació tant de la polimerització de l'actina com de la formació d'adhesions focals. En aquests efectes, el reclutament pels complexos Rho i la localització final de l'enzim a la membrana tenen un paper més important que la mateixa activació. En tot cas, l'enzim és un element essencial tant en la senyalització com en la interacció membrana-proteïna, ja que el seu producte, PIP₂, és regulador del citosquelet d'actina, substrat de l'enzim PI3K i lloc d'unió dels dominis PH de nombroses proteïnes implicades en la senyalització.

Efectors de Cdc42

- Les WASPN-WASP, implicades en la formació de microespines i filopodis, són capaces de reclutar monòmers d'actina, de profilina i els complexos Arp23, cosa que afavoreix la nucleació i l'elongació dels filaments d'actina. La seva activació depèn de l'activitat de la Cdc42 i de la interacció amb els IP de membrana a través d'un domini PH.

- La MRCK, les isoformes α i ß de la qual tenen activitat Ser/Thr-cinasa i afavoreixen l'extensió de filopodis, de manera semblant a la cinasa PAK4.

Efectors Rac

- Per-1, implicat en la formació de lamel·lipodis.

- La p140Sra-1, necessària per a la reorganització d'actina F.

- La PI4P5K, que interacciona directament amb Rac, encara que sense dependre de GTP.

- La WAVE interacciona amb profilina, actina i Arp23, i exerceix funcions semblants a la WASP.

- Les PAK són dianes comunes de Rac i Cdc42. Les isoformes PAK1, 2 i 3 tenen activitat Ser/Thr-cinasa i exerceixen un efecte regulador ampli del citosquelet d'actina, però en cooperació amb altres senyals.

Regulació citosquelet d'actina per Rac i Cdc42

A més de regular el citosquelet d'actina, la Rac i la Cdc42 activen la via de senyalització JNK a través dels substrats PAK1, PAK3, Mlks (1, 2 i 3, són MEKK), MEKK1 o MEKK4. Totes les formes Rho també regulen els contactes cèl·lula-cèl·lula, per mecanismes així establerts, encara que en algun d'ells intervé el substrat IQGAP1. Finalment, la Rac regula la formació del complex del NADPH a través de la interacció directa amb la subunitat p67^phox.

Integració de les vies de senyalització a travès de proteïnes Rho

Pel que fa a l'associació de la FAK amb la Fyn, mostra una analogia total amb els mecanismes descrits per a la Src. Així, la doble modificació acilada mitjançant àcid palmític i mirístic en promou el transport i la localització a la membrana plasmàtica, on s'associa amb proteïnes integrals relacionades amb la senyalització cel·lular, especialment en cavèoles.

La Fyn s'uneix al residu de fosfotirosina Y397 de la FAK mitjançant un domini SH2 homòleg al que s'ha descrit per a la Src i permet la formació d'un complex amb la proteïna acobladora p130^CAS, la qual recluta proteïnes adaptadores com ara Crk (v-Crk, CrkII) i Nck.

Control sinèrgic del citosquelet d'actina

Un possible efector regulat per la Src és la GTPasa Rap1, que forma part de la superfamília Ras. Es localitza preferentment, mitjançant una cua geranilgeranil, en compartiments perinuclears i vesícules d'exocitosi i endocitosi, així com a la membrana plasmàtica. Un dels seus GEF és la C3G, que s'associa a la Crk, la qual és activada per la Src. Entre els nombrosos efectors, vies i processos en què intervé, se l'ha associada a la regulació de l'adhesió dependent d'integrines. En efecte, Rap1 estimula aquesta adhesió, després de la interacció de les cèl·lules amb CD31 o TCR, cosa que constitueix un efecte centrífug. De manera inversa, l'adhesió de plaquetes dependent de α_IIbß₃ té el resultat de l'activació de Rap1, cosa que implicaria un intermediari centrípet. D'altra banda, la Rap1 és activadora de la via de senyalització ERK a través dels efectors B-Raf i Raf1 i constitueix, a més, un intermediari de la via de senyalització del cAMP i de la PKA.

b) Fosfatidilinositol-3-cinasa (PI3K). Aquest enzim s'uneix a la FAK després de la interacció d'integrines amb els seus lligands o contrareceptores. La PI3K fosforila en posició D-3 l'anell inositol dels fosfatidilinositols, i origina els segons missatgers potencials PI3P, PI3,4P₂ i PI3,4,5P₃, els dos darrers dels quals són activadors d'algunes isoformes de la PKC (PKCζ, PKCδ PKCε, i PKCη) i la proteïna-cinasa c-Akt. La PI3K és un heterodímer compost per una subunitat catalítica (p110) i una subunitat reguladora (p85). Aquesta última és la responsable de la unió a Y397 de la FAK mitjançant un domini SH2. La unió de la subunitat reguladora facilita el reclutament de la subunitat catalítica i l'inici de l'activitat enzimàtica, específicament, en l'entorn del complex proteic de les adhesions focals. Aquesta activitat es tradueix, fonamentalment, en un increment de la migració cel·lular.

Les cinases PKCα, PKCδ i PKCε, expressades en fibroblasts, estan implicades en la formació i el manteniment dels complexos d'adhesió i en l'associació amb el citosquelet d'actina, en associació amb proteïnes RACK, el sindecà 4 i diverses TM4. En cèl·lules HeLa l'adhesió dependent d'integrines transloca la PKCα des del citoplasma a microdominis de la membrana plasmàtica rics en PIP₂ (regulats per proteïnes de tipus GAP-43, com ara les MARCK) on fosforila residus Ser de l'ABP vinculina implicats en l'activació d'aquesta proteïna i en la interacció amb actina F.

Desenmascarament de fosfatidilinositols per PKC

A més, les isoformes PKCζ, PKCδ, PKCε, i PKCη comparteixen la característica que la funció Ser/Thr-cinasa és independent de Ca²⁺, a diferència de les PKC convencionals. No obstant això, l'activitat enzimàtica necessita cofactors derivats de fosfolípids de la membrana plasmàtica (fosfatidilserina, PS, o diacilglicerol, DAG), la funció aparent dels quals és reclutar les PKC a la membrana. Una vegada localitzades allà, són fosforilades en un o dos residus de Thr o Ser per una cinasa dependent de PIP₃ i PIP₂ (PDK1, 3-phosphoinositide-dependent kinase), fosforilació que és una modificació necessària per arribar a la funcionalitat enzimàtica requerida. La interacció enzim-substrat també està afavorida per l'acció acobladora exercida per RACK1 (Receptor for activated C-kinase 1). Els substrats reconeguts per aquests enzims són molt heterogenis, fins al punt que, en conjunt, es considera que les PKC són els principals enzims transductors de senyals generats per intermediaris lipídics. Les dianes d'aquestes vies de senyalització regulen aspectes com ara el metabolisme, l'organització citosquelètica, l'adhesió i el cicle de les cèl·lules, incloent en aquest darrer la supervivència, proliferació i diferenciació cel·lulars.

L'activació d'Akt inclou tant la translocació a la membrana plasmàtica com la fosforilació. La translocació es produeix per la unió de l'enzim als productes de l'activitat de PI3K, PIP₃ i PIP₂, a través del domini homòleg a plekstrina (PH) que es troba a l'extrem aminoterminal.

Regulació de l'apoptosi per integrines

Una vegada unida a la membrana plasmàtica, l'Akt és fosforilada en diversos residus Ser/Thr per la cinasa dependent de PIP₃ i PIP₂ (3-phosphoinositide-dependent kinase, PDK1). L'Akt activada constitueix un factor de supervivència, ja que regula la compartimentació de múltiples substrats involucrats en la progressió del cicle cel·lular i la inhibició de l'apoptosi.

c) Grb 7 (Growth receptor bound 7). És una família de molècules adaptadores (Grb7, Grb10 i Grb14) que connecten nombrosos receptors de membrana amb vies de senyalització per a la regulació de diversos processos cel·lulars. Presenten un domini PH central i un altre de tipus SH2 en posició carboxiterminal, així com diversos residus de Ser/Thr i Tyr que poden ser fosforilats tant in vivo com in vitro. En efecte, el reclutament de Grb7 en els contactes focals per la FAK, en permet la fosforilació directa per la tirosina-cinasa i l'activació de la migració cel·lular a través d'intermediaris desconeguts de moment.

 

d) PLC-γ1 (Fosfolipasa C-γ1). Aquesta isoforma de l'enzim que catalitza la hidròlisi de PI4,5P₂ i genera els segons missatgers diacilglicerol (DAG), que és cofactor per a algunes isoformes de PKC, i inositol-1,4,5-trifosfat (IP₃), que mobilitza les fraccions intracel·lulars de Ca²⁺. En la interacció entre la FAK i la PLC-γ1, hi intervé un domini SH2 localitzat a la regió C-terminal de la fosfolipasa, que en permet l'activació després d'un procés de fosforilació de residus Tyr portat a terme o bé per la mateixa FAK o bé per algun dels membres de la família Src reclutats en la proximitat molecular. En qualsevol cas, l'activació de PLC-γ1 genera un senyal que es tradueix en un increment de la migració, la supervivència i la dinàmica del citosquelet perifèric. A més, la PLC-γ1 pot unir-se directament a la subunitat ß de la integrina α₁ß₁.

Grb 2 (Growth receptor bound 2). És una proteïna adaptadora integrada en les vies de transducció de senyal en les quals estan involucrades PTK. Es caracteritza perquè presenta un pes molecular d'uns 25 kDa, que conté un únic domini SH2, flanquejat per dos de tipus SH3. Aquest domini SH2 reconeix fosfotirosines en proteïnes RTK (EGF, PDGF), el substrat per al receptor d'insulina (IRS-1), proteïnes d'acoblament com ara l'Shc, l'FRS-2 i la Gab1 i tirosina-cinases no receptores com ara la BcrAbl i la FAK. Els dominis SH3 uneixen Sos (Son of Sevenless), un GEF bifuncional que regula, de manera coordinada, les activitats de la Ras i la Rac, activant la via Raf-MEK-ERK i, posteriorment, activant la Rac en els marges cel·lulars, on modifica el citosquelet d'actina i genera ondulacions membranoses. Aquesta seqüència en l'activació d'ambdues vies es produeix per la fosforilació de residus de Ser localitzats a l'extrem C-terminal de la Sos i que es troben pròxims a la regió rica en Pro, que és reconeguda pels dominis SH3 de la Grb2. Aquesta fosforilació origina una pèrdua d'afinitat i, en conseqüència, la dissociació del complex.

Grb2 en la regulació citosquelet d'actina marginal

Proteïnes que interaccionen amb la FAK a través de dominis SH3

 

a) CAP (c-Cbl associated protein). Expressada de manera preferent en el cor, el fetge, el múscul esquelètic i el ronyó, conté una única estructura amb tres dominis SH3 en l'extrem carboxiterminal i una regió que és homòloga a la proteïna sorbin. La CAP interacciona amb la c-Cbl i la Sos mitjançant el domini SH3 més pròxim a l'extrem -COOH. La sobreexpressió de CAP en fibroblasts redueix la taxa de proliferació. Una isoforma de la CAP interacciona directament amb el receptor d'insulina, l'estimulació del qual té el resultat de la pèrdua d'afinitat d'aquesta isoforma pel receptor. La CAP mimetiza l'efecte de la Rho en l'organització tant del citosquelet d'actina (fibres d'estrès) com de les adhesions focals. La CAP forma complexos estables amb la FAK mitjançant el domini SH3 intermedi. La interacció de la CAP amb la FAK és seguida per una disminució del nivell de fosforilació dels residus Tyr, encara que els nivells de fosforilació de Tyr en paxilina i CAS es mantenen inalterats, cosa que afavoreix la formació d'adhesions focals.

c-Cbl (Casitas B-lineage lymphoma) és un protooncogèn que pertany a la família Cbl, els membres de la qual regulen negativament les vies de senyalització dependents de la fosforilació de Tyr, com ara les vies dels receptors EGF, PDGF i dels intermediaris ZAP-70 (limfòcits T) i Syk (expressat en limfòcits B, basòfils, limfòcits NK i limfòcits T immadurs). Les proteïnes c-Cbl reconeixen, mitjançant un únic domini SH2 modificat (TKB, tyrosine-kinase-binding domain), residus de fosfotirosina en els receptors o intermediaris de senyalització, i es comporten com a ligases d'ubiquitina (I3). En efecte, amb aquesta funció recluten enzims conjugadors d'ubiquitina (I2 o UBC) i provoquen, en darrer terme, la degradació dels RTK.

Les c-Cbl presenten diversos residus Tyr que són substrat per a l'activitat de Syk i les cinases de la família Src Fyn, Yes i Lyn, i generen nous llocs per a la interacció de diverses proteïnes que contenen dominis SH2. Altres dominis d'unió (SH3, etc.) completen la imatge d'una proteïna adaptadora complexa.

Dominis i interaccions de c-Cbl

La regulació per part de la c-Cbl de les vies de senyalització dependents de Syk, ZAP-70 i les cinases Src és contradictòria, ja que en alguns casos funciona com a proteïna adaptadora transmissora del senyal, mentre que en uns altres regula negativament la via, disminuint l'activitat o la massa de proteïna.

Les proteïnes c-Cbl estan involucrades en la regulació de la morfologia cel·lular i de l'organització del citosquelet d'actina en què intervé la senyalització per integrines. En efecte, l'adhesió dependent d'integrines indueix la fosforilació de c-Cbl i la translocació a la membrana, on la seva presència s'associa a un increment en l'activitat de PI3K. La c-Cbl interacciona amb proteïnes com ara la Crk, la CAP, la CMSCD2APCIN85 i la Vav. Aquesta última és un GEF expressat en limfòcits que activa GTPases Rho i que és fosforilat després de l'adhesió de les cèl·lules a substrats mitjançant integrines ß₁, cosa que afavoreix la fosforilació de FAK i paxilina.

b) La CAS (p130^CAS, Crk associated substrate) forma part de la família CAS de proteïnes d'acoblament (juntament amb l'HEF1Cas-L i l'EfsSin), que contenen nombrosos dominis interactius, i constitueixen un element important en la transducció del senyal generat pels receptors integrina. Presenten un domini SH3, diversos residus Tyr fosforilables que constitueixen llocs d'unió de dominis SH2 (domini del substrat), una regió rica en Ser i, finalment, un mòdul de dimerització. In vivo s'ha demostrat que hi ha interacció amb la FAK, la Pyk2, les cinases Lyn i Fyn de la família Src, les proteïnes adaptadores Crk i les fosfatases PTP1b, PTP-PEST i YopH (Yop51), l'última de les quals és la fosfatasa més potent coneguda i un factor de virulència secretat per espècies patògenes de Yersinia.

Les proteïnes de la família CAS s'associen amb diferents vies de senyalització a part de les integrines. En efecte, l'estimulació dels receptors d'antígens (TCR i BCR), de receptors de factors de creixement (NGFR, EGFR i ANAR) o de receptors associats a proteïnes G (estimulació per neuropèptids, receptor per a la calcitonina) també produeixen la fosforilació de les proteïnes CAS a través de cinases Src i fins i tot PKC.

Regulació enzimàtica i farmacològica de CAS

És així que la p130^CAS constitueix una molècula integradora de les principals vies de senyalització intracel·lulars.

La p130^CAS té una distribució generalitzada, mentre que els altres membres de la família mostren diferències en l'expressió específiques de teixit. En cèl·lules interfàsiques les formes fosforilades de la p130^CAS es localitzen en adhesions focals i fibres d'estrès, mentre que les formes no fosforilades tenen una localització citoplasmàtica. La desorganització de les adhesions focals durant la mitosi es produeix de manera simultània a la desorganització del complex FAK-p130^CAS. Aquesta desorganització és conseqüència de la fosforilació de residus Ser de la FAK que provoca la pèrdua d'afinitat amb p130^CAS. Aquesta fosforilació és simultània a la desfosforilació dels residus Tyr de la p130^CAS, la FAK i la paxilina, que també afavoreix la desorganització del complex.

L'adhesió dependent d'integrines promou la interacció FAK-p130^CAS i la fosforilació immediata d'aquesta en el domini del substrat. Aquesta fosforilació, la duen a terme les proteïnes Src associades a FAK. La producció de llocs d'unió per a dominis SH2 permet l'acoblament de Crk, que, al seu torn, facilita la interacció amb altres cinases com ara c-Abl, que fosforilen nous residus de Tyr i amplifiquen el procés de senyalització.

En efecte, la Crk (CT10 regulator of kinase), proteïna adaptadora que engloba dues formes moleculars (Crk-I i Crk-II), conté un domini SH2 i, almenys, un domini SH3. Mitjançant el primer interacciona no només amb la p130^CAS, sinó també amb altres membres de la família CAS, la paxilina, la c-Cbl, l'IRS-1 (Insulin Receptor Substrate-1) i de manera directa amb receptors com ara el PDGF. Mitjançant SH3, és capaç d'unir c-Abl, Sos, C3G (un GEF per a Rap1), DOCK180 (un activador de Rac a través de la seva interacció amb PI3,4,5P₃ en la membrana plasmàtica) i p85 (subunitat reguladora de PI3K).

D'altra banda, i segons les vies de senyalització activades, la p130^CAS és capaç de reclutar fosfatases (PTP1B, PTP-PEST i SHP2) que tenen com a substrat tant les formes fosforilades de la p130^CAS com altres fosfoproteïnes complexades, cosa que genera un mecanisme de regulació negativa de la capacitat acobladora de la p130^CAS i, en definitiva, de les vies de senyalització en què intervé.

La formació del complex p130CAS-Crk permet la seva localització a la membrana i la inducció de l'activitat Rac associada a la migració cel·lular. Així mateix, la Crk podria assenyalar una persistent falta d'adhesió (com succeeix en les situacions d'anoikis) mitjançant l'activació de la via JNK/SAPK.

D'altra banda, la p130^CAS es pot unir amb una altra proteïna adaptadora, la Nck. Aquesta proteïna està formada per tres dominis SH3 i un domini SH2, que permeten associar proteïnes de membrana fosforilades en residus Tyr amb proteïnes senyalitzadores com ara la WASP, la WIP i la PAK (p21-activated kinase) que, ocasionalment amb el complex Arp23, regulen el citosquelet marginal d'actina. Aquesta regulació, dependent o no de Cdc42, necessita el concurs del PIP₂. A més, la PAK, en unir-se a un domini SH3 de la Nck, permet la integració de la senyalització a través de JNK/SAPK.

El reclutament de PAK en els complexos focals mitjançant la interacció amb els SH3 de la Nck i la PIX regula la interacció de la GIT-1 amb la paxilina i controla, així, l'organització dels complexos. A més la GIT-1 també interacciona amb la FAK i d'aquesta interacció es deriva l'estimulació de la migració subsegüent.

Finalment, el complex bàsic p130^CAS-Crk pot organitzar superestructures moleculars de senyalització en associació múltiple amb qualsevol de les proteïnes que reconeguin algun dels múltiples dominis que té (les ja esmentades c-Src,c-Fyn, Nck, c-Cbl, tensina, paxilina, IRS-1, PI3-cinasa, Shc, Grb-2, Sos-1, i C3G), que no només reorganitzen el citosquelet d'actina, sinó que intervenen en la migració cel·lular, la quimiotaxi, la proliferació, la transcripció gènica i la regulació del balanç entre supervivència i apoptosi.

 

La GRAF (GAP for Rho associated with focal adhesion kinase) és una proteïna activadora de GTPases (GAP) que presenta, en posició carboxiterminal, un domini SH3, que, en les aus, permet la interacció in vitro amb els residus rics en Pro assenyalats de la FAK. Aquesta interacció permet l'augment de la funció inductora de la hidròlisi dels nucleòtids de GTP per les GTPases Cdc42 i RhoA, però no de les isoformes de Rac o Ras. Encara que l'expressió tissular de la GRAF és més restringida que la de la FAK (cosa que posa en dubte la importància de la via), s'ha observat que la forma activa de la RhoA és un inhibidor de la p21 i, per tant, l'activitat de la GRAF intervé en la regulació del trànsit entre G1 i S.

S'ha descrit una fusió entre els gens GRAF i MLL (Mixed-lineage leukemia) en tres casos de leucèmia mieloide aguda, en què la proteïna híbrida MLL/GRAF manifesta una pèrdua del domini GAP, cosa que afavoriria formes de RhoA activades i, per tant, un increment en l'activitat proliferativa.

GRAF en el control del cicle cel·lular

A més, s'ha demostrat que la GRAF pot ser fosforilada a Ser510 per la MAPK després de l'activació d'aquesta via per l'EGF o l'NGF, cosa que augmenta l'afinitat per la FAK. Aquest fet permet considerar la GRAF com una molècula integradora de les vies de senyalització dependents d'integrines i de factors de creixement.

De manera semblant, la fusió gènica BCRABL que es troba en el cromosoma Filadèlfia associat a conegudes leucèmies, també es troba abolida l'activitat GAP sobre Rac i Cdc42 que presenta el producte BCR salvatge.

Proteïnes que interaccionen amb la FAK a través de la regió FAT

 

La talina és una proteïna de tipus ABP que intervé en la interacció d'integrines ß_1A, ß_1D, ß₂ i ß₃ amb el citosquelet d'actina. La forma fisiològica de la talina és un dímer d'uns 60 nm de longitud que mostra un domini FERM a l'extrem N-terminal i regions d'afinitat amb diverses molècules. Així, interacciona amb proteïnes integrals de la membrana, com ara les integrines abans esmentades, amb la layilina (una glicoproteïna pertanyent a la família de les lectines de tipus C i que s'associa als llocs d'ondulació de la membrana), amb els fosfoinositols de membrana PI4,5P₂ (a través de l'extrem N-terminal), amb la FAK, amb altres ABP com ara la vinculina i, finalment, amb l'actina F. Quan les cèl·lules no estan adherides, la talina està associada igualment a la membrana a través de PI4P, i manté aquesta associació després de l'adhesió a través de PI4,5P₂. Aquesta última, de manera semblant a altres proteïnes amb dominis FERM, és necessària per al canvi de conformació que origina un augment d'afinitat per les integrines i, probablement, per altres proteïnes.Així doncs, la talina és una proteïna essencial en el reclutament de FAK durant l'acoblament molecular de les adhesions focals (no tant en el desacoblament).

b) La paxilina és una proteïna de 68 kDa, que presenta dues variants espliceosòmiques menors (isoformes ß i ε) i que s'integra en la família del mateix nom, que també inclou la Hic-5, de distribució semblant a la paxilina i la leupaxina, una forma exclusivament leucocítica. Encara que considerades de la mateixa família, l'analogia funcional d'aquestes proteïnes s'ha qüestionat, ja que la Hic-5 no és capaç de substituir la paxilina en els models defectius i, d'altra banda, la Hic-5 és sobreexpresada en condicions de senescència, mentre que la paxilina ho és en nombrosos tumors.

En cèl·lules en cultiu, la paxilina es localitza en les regions de contacte amb la matriu extracel·lular, preferentment com un element constituent de les adhesions focals, on exerceix funcions no només com a transductor de senyals derivats de l'adhesió, sinó com a integrador dels senyals generats per diversos receptors i vies (factors de creixement i d'altres). Aquestes funcions es porten a terme gràcies a la característica de ser el mòdul d'acoblament de nombroses proteïnes implicades en la senyalització i en la regulació tant d'adhesions com del citosquelet d'actina.

Dominis i interaccions de Paxilina

La paxilina conté dues regions estructurals principals que coincideixen amb els extrems carboxiterminal i aminoterminal. La primera conté quatre dominis LIM (LIM1 a LIM4), dels quals LIM2 i LIM3 són essencials per al reclutament de la proteïna en els complexos de les adhesions focals. Es desconeix quin és l'element d'interacció de la paxilina a la membrana, ja que no s'ha demostrat una interacció directa amb les subunitats ß (encara que sí que s'ha demostrat amb les subunitats a en els leucòcits mononuclears i en teixits embrionaris). La fosforilació de residus Ser/Thr en aquests dominis per cinases desconegudes finsara, però que se sap que és conseqüència de l'adhesió o estimulació dels factors de creixement, afavoreix la presència de la proteïna en els complexos de les adhesions focals, així com l'adhesió a fibronectina, i així constitueix un transductor centrífug.

Els dominis LIM3 i LIM4 són reconeguts per les tirosina-fosfatases PTP-PEST, de manera que el reclutament de paxilina en els llocs d'adhesió ocasiona el mateix procés per a les fosfatases. Així, aquestes proteïnes poden accedir al seu substrat principal, defosforilar p130^CAS i regular negativament aquesta via de senyalització, cosa que donaria lloc al desacoblament dels complexos de les adhesions focals i afavoriria la migració cel·lular. A més, tant la PTP-PEST com la paxilina (una vegada fosforilats els seus residus Tyr Y31 i Y118) mostren afinitat per la Csk, cinasa que fosforila les proteïnes Src i en provoca la inhibició, fenomen que constitueix una via complementària de bloqueig de la senyalització dependent de p130^CAS.

Els dominis LIM permeten, a més, la colocalització de paxilina amb tubulina a- i ( en els complexos de les adhesions focals i en els MTOC, respectivament. Aquesta associació ha permès especular amb la possibilitat que la paxilina permetés algun tipus d'ancoratge microtubular als complexos d'adhesió o que en facilités el recanvi molecular necessari durant la migració cel·lular.

La regió aminoterminal presenta una seqüència curta rica en Pro que pot constituir un lloc d'unió de Src a través del domini SH3, encara que no s'ha demostrat que participi en el reclutament o la localització d'aquesta proteïna.

Els residus Y31 i Y118 són fosforilats per la FAK, probablement associada amb Src, i promouen la unió dels membres de la família d'adaptadors Crk, cosa que permet, a través de la PAK, l'activació de la via JNK/SAPK. D'altra banda, la Crk pot unir-se, per mitjà de dominis SH2, a la p130^CAS quan aquesta ja està fosforilada. Ambdues associacions (Crk-p130^CAS o Crk-paxilina) són importants en la coordinació de la migració cel·lular dependent d'integrines.

La paxilina interacciona a través de la seqüència de poli-Pro amb la tirosina-cinasa no receptora c-Abl, de la qual, alhora, és substrat. Aquesta és translocada transitòriament des del nucli fins als complexos d'adhesió quan es dóna la interacció entre integrines i matriu extracel·lular. Atès que sembla que la localització nuclear de c-Abl té un paper inhibidor de la transició G₁-S, la translocació citoplasmàtica dependent de paxilina de la tirosina-cinasa durant l'adhesió afavoriria la proliferació cel·lular.

En efecte, la c-Abl juntament amb l'Arg forma la subfamília Abl de proteïna-cinases (PTK) no receptores. Conté dominis tirosina-cinasa, SH2, SH3 (aquest últim, necessari per localitzar-la en el nucli) i dominis d'unió a actina G i F. En el nucli l'Abl s'uneix al DNA i al factor de transcripció Elf-1 i a l'RNA-polimerasa II. L'Abl s'uneix a la subunitat gran de l'RNAPII a través dels dominis SH2 i CTD (C-terminal repeated domain), fosforila aquest últim i inhibeix l'activitat polimerasa, activitat fonamental per a la transcripció gènica i la progressió de la cèl·lula pel cicle. Aquesta activitat tirosina-cinasa és estimulada després de produir-se un dany en el DNA, de manera que atura el cicle d'una forma semblant a altres cinases de la regió CTD, com ara diverses CDK. En sentit oposat, també s'ha observat activitat de l'Abl sobre l'Rb, activitat que afavoreix la progressió del cicle, encara que la sobreexpressió de la proteïna inhibeix la progressió G₁-S.

Durant la formació de les adhesions focals, l'Abl hi és reclutada per la paxilina, on exerceix la seva activitat cinasa sobre la mateixa paxilina, Crk del com és la principal reguladora i que a través de CAS i C3G controlen la dinàmica del citosquelet d'actina. Finalment l'Abl citoplasmàtica sembla que controla els processos de migració i diferenciació neuronals a través de diversos intermediaris com són Dab1, Cables, Doublecortin, Pak1 i Mena. En aquests processos, a més, hi intervé l'altre membre de la família, l'Arg.

La paxilina també és substrat de Ser/Thr-cinases que fosforilen els residus S188 i S190 després de l'estimulació de factors de creixement com ara l'angiotensina II, el TGF-ß i l'EGF. Així mateix, la paxilina és fosforilada extensament en residus Ser i Thr a l'inici de la mitosi. No se'n coneixen les cinases responsables, encara que s'han proposat com a candidates la PKC, la PAK (la qual s'uneix directament a paxilina a l'aminoterminal) i la ILK, que colocalitza amb la paxilina als complexos d'adhesió. A més, en cèl·lules de timoma, la fosforilació resultant de l'estimulació per EGF depèn de l'activació de la via ERK, mentre que en mioblasts cal la fosforilació prèvia de paxilina per a l'activació de la via MAPK.

La fosforilació de residus Ser/Thr de paxilina és regulada negativament per la serina-fosfatasa PP2A, que regula negativament la proliferació, la senyalització MAPK i la migració cel·lular. Els experiments amb mutants que afecten aquesta fosforilació determinen que està implicada en la inducció de l'expansió i la migració cel·lulars.

La interacció de la FAK i la vinculina amb la paxilina es produeix per la presència de regions LD en aquesta darrera que són reconegudes per dominis PBS (paxillin binding sequences) presents en les altres dues, els quals són necessaris aparentment per localitzar-les en els complexos de les adhesions focals. A més d'aquestes proteïnes, s'ha observat afinitat pels dominis LD en la Pyk2, la proteïna I6 de papil·lomavirus (que competeix pels dominis LD amb les proteïnes fisiològiques), l'actopaxina i la p95PKL (paxillin kinase linker).

L'actopaxina és una molècula de 42 kDa que presenta dos dominis CH (homòlegs a calponina), un de tipus PBS i almenys un d'ABP, cosa que li permet unir directament la paxilina a l'actina F. Es localitza àmpliament a les adhesions focals de cèl·lules en cultiu, però, de manera semblant a la paxilina, és absent dels grans complexos d'adhesió cèl·lula-cèl·lula dependents d'actina. Aquesta associació amb l'actopaxina és redundant amb el paper que tenen aquestes proteïnes en la remodelació del citosquelet d'actina durant la migració cel·lular.

Per la seva banda, la PKL és una proteïna de tipus GAP per a ARF (ARF1 i ARF6), amb dues seqüències PBS que promouen la interacció amb paxilina i la localització d'aquesta proteïna als complexos focals. La PKL, al seu torn, interacciona amb PIX, un GEF per a la PAK (PAK-interacting guanine nucleotide exchange factor), que al seu torn ho fa amb la PAK i la proteïna adaptadora Nck, totes importants en la regulació de la via dependent de Rho. Les GTPases p21 de la família Rho (Rho, Rac, Cdc42) regulen els reordenaments del citosquelet d'actina després de l'adhesió o estimulació per factors de creixement, i originen la formació de contactes i adhesions focals, lamel·lipodis, filopodis o la coordinació de tots ells en la migració cel·lular.

c) Stat1 (signal transducer and activator of transcription 1) forma part de la família de factors de transcripció STAT, que són translocats al nucli després de la seva fosforilació i dimerització. Cadascun dels monòmers presenta un residu Tyr fosforilable i un domini SH2 pròxim, ambdós a prop de l'extrem aminoterminal. Després de la fosforilació dels residus Tyr, els membres de la família STAT poden homodimeritzar o heterodimeritzar a través dels SH2 i translocar-se al nucli, on s'uneixen al DNA i promouen la transcripció de nombrosos gens. Alguns membres STAT, com ara la Stat1, presenten un residu Ser que quan està fosforilat incrementa l'activitat transcripcional del factor. Quant a la fosforilació dels residus Tyr, essencial per a la dimerització, es dóna per l'activitat de les cinases de la família JAK, després de l'estímul de citocines, així com d'altres tirosina-cinases (PTK) sota el control de diferents condicions fisiològiques o patològiques.

És així que la Stat1 s'uneix a la FAK in vivo i en constitueix un substrat, sense que es descarti una activitat secundària derivada de la Src. Cal assenyalar que l'activació de la Stat1 després de l'adhesió cel·lular és significativament menor que la que s'aconsegueix després de l'estimulació per algunes citocines com ara els interferons. En qualsevol dels casos, no obstant això, l'activació de la Stat1 és transitòria i disminueix de manera progressiva a mesura que les cèl·lules arriben a la màxima adhesió al substrat. Per contra, el manteniment de la Stat1 en estat activat disminueix l'adhesió cel·lular i indueix a la migració. Encara se'n desconeixen els mecanismes implicats en últim terme (expressió gènica activada).

Proteïnes que interaccionen amb la FAK a través de la regió FERM

 

 

a) PDGFR. La FAK és reclutada als llocs de la membrana on certs receptors de factors de creixement (PDGFR, EGFR, EphA2) o de quimiocines (CCR5) i d'integrines mostren agregacions laterals. A més, en fibroblasts, es demostra que l'expressió de FAK (encara que no l'activació) és necessària per a la migració cel·lular estimulada tant per EGF com per PDGF.

Integració de la senyalització derivada de GRF i integrines

Aquests resultats suggereixen que la FAK és un component comú i proximal de les vies de senyalització tant d'integrines com de receptors de factors de creixement i, en el cas d'EGFR, integraria la informació de tots dos tipus de receptors (ß₁ i EGFR). A més, el model aporta un element molecular comú que facilitaria la interacció lateral, encara que els experiments de competència indiquen que la unió amb PDGFR es realitzaria de manera indirecta a través de proteïnes intermediàries, de manera semblant al que passa amb les integrines.

La integració de les vies de senyalització dependents de PDGFR i d'integrines es materialitzaria a través d'un procés d'una certa sinergia entre ambdues, ja que l'estimulació amb PDGF incrementaria l'activació de la via de senyalització dependent de Src en facilitar-ne el reclutament per la FAK.

b) L'Etk (epithelial and endothelial tyrosine kinase BMX) és membre de la família de tirosina-cinases Btk (Bruton's tyrosine kinases), que presenten dominis SH2, SH3 i PH, així com un de tipus cinasa. No obstant això, a diferència dels altres membres de la família, l'Etk mostra una expressió més àmplia i se l'ha detectada en cèl·lules epitelials, endotelials i en algunes línies hematopoètiques. L'activació de l'Etk dependent d'integrines s'iniciaria amb la unió d'aquesta proteïna, mitjançant el domini PH, a la regió FERM de la FAK, cosa que provocaria un canvi conformacional que deixaria accessible el residu Y40 a la fosforilació per la mateixa FAK i permetria la translocació de l'Etk a la membrana plasmàtica. Aquest ancoratge a fosfolípids provocaria el pas d'una conformació tancada a una d'oberta, que deixaria al descobert el residu Y566 localitzat en el domini cinasa, de manera que facilitaria la fosforilació per Src i, finalment, l'activació de l'enzim. L'Etk interacciona amb la PAK1, a la qual fosforila, activant-la. És així com finalment l'Etk promou, en fibroblasts, la formació de lamel·lipodis, el desacoblament de fibres d'estrès i dels complexos de les adhesions focals, mentre que en cèl·lules epitelials de la glàndula mamària, indueix a la proliferació i a l'increment de les característiques transformadores d'aquestes cèl·lules.

b) Subfamília Syk

Pertanyent a la família de PTK no receptores, agrupa dos enzims: la Syk (spleen tirosine kinase) i la ZAP-70 (.-chain associated protein 70). La Syk és expressada per cèl·lules d'origen hematopoètic i té un paper essencial en la regulació de processos com ara la diferenciació hematopoètica, la senyalització dels receptors d'antígens en limfòcits T, l'activitat citotòxica en limfòcits T i NK, la senyalització del receptor BCR, dels receptors Fc i de les citocines. A més d'aquestes línies cel·lulars, la Syk s'expressa en cèl·lules epitelials, hepatòcits, fibroblasts, neurones i adipòcits, on activa les vies de senyalització JNK, ERK i MAPK derivada dels receptors associats a proteïnes G.

Les proteïnes Syk es caracteritzen perquè presenten dos dominis SH2 en tàndem que interaccionen amb les regions citoplasmàtiques de receptors que presenten ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motifs). A més, s'ha demostrat que l'adhesió de determinades integrines al substrat promou l'activació de Syk. En el cas concret de les integrines ß₃, especialment en el dímer α_IIbß₃, s'observa una interacció directa de la Syk amb la regió citoplasmàtica de la subunitat ß₃, de manera independent dels dominis SH2 i de la fosforilació de residus Tyr. Així mateix, la Syk és activada per interacció directa amb la cua citoplasmàtica de les integrines ß₂, receptors essencials en la migració transendotelial de les cèl·lules circulants. Aquesta interacció amb les integrines ß₂ és regulada negativament per l'activitat cinasa de l'Fgr, un enzim de la família Src. De la mateixa manera, s'ha constatat l'activació de la Syk per interacció directa amb subunitats ß₁ després de l'adhesió de cèl·lules circulants a matrius de col·làgens (la resposta varia d'acord amb grau de polimerització de la matriu). La Syk és fosforilada per autofosforilació en diversos residus Tyr (fins a deu en experiments in vitro), i d'aquesta manera proporciona llocs d'unió a proteïnes que disposen de dominis SH2.

L'activació de la Syk promou l'acció directa sobre efectors terminals o sobre la regulació de vies de senyalització. Així, la Syk s'uneix a proteïnes adaptadores (LAT, SLP-76, BLNK, BCAP, Shc, TCR CD3. i 3BP2), a enzims (Cbl, PLC-(, PLD, Btk, Pyk2, Vav-1, PI3K i MAPK) i a elements citosquelètics (tubulina i SH3P7). Independentment de les vies de control de l'expressió gènica, l'associació de la Syk amb les integrines després de l'adhesió té el resultat de reorganitzar el citosquelet d'actina en les facetes de generació d'ondulacions marginals i d'extensió cel·lular.

 

c) Receptors tirosina-cinasa (RTK)

S'ha demostrat reiteradament que les integrines regulen la senyalització derivada dels receptors tirosina-cinasa per diversos punts i provoquen, en general, una estimulació sinèrgica a través de la via RTK/Ras/MAPK. Fins i tot s'ha demostrat que les integrines poden activar, per un mecanisme de fosforilació no dilucidat del tot, receptors de factors de creixement, com ara els EGFR per a integrines ß₁, ß₃ i α_v, o el factor de creixement hepàtic c-Met després de la seva sobreexpressió. Tot i que no constitueix un mecanisme universal, en alguns dels casos d'activació de GFR per adhesió, s'ha observat la formació de complexos híbrids entre integrines i factors de creixement. Així, per exemple, la α₅ß₁ interacciona amb l'EGFR i l'ErbB3, que formen complexos amb la subunitat reguladora p85 de PI3K i donen lloc a l'activació de la via PI3K/Akt/Bcl2, que promou la supervivència de les cèl·lules, però sense mostrar un increment en la proliferació.

La α_vß₃ interacciona, mitjançant el domini extracel·lular de la ß₃, amb una fracció de la parella de receptors PDGF i VEGF, que són fosforilats després de l'adhesió a substrats de la vitronectina, de manera que s'incrementa la proliferació i la migració cel·lulars.

Finalment, l'adhesió dependent d'integrines pot regular, en alguns casos, la massa de receptors de factors de creixement. En efecte, en fibroblasts que han perdut l'adhesió al substrat de fibronectina, part dels receptors PDGF són ubiquitinitzats, desinserits de la membrana i degradats mitjançant la interacció de la proteïna E3 c-Cbl, la qual, finalment, n'estimula la degradació dependent de l'activitat proteosòmica. Aquest procés és, no obstant això, independent de la fosforilació dels receptors.

2.1.2 Ser/Thr-cinases

a) ILK

La ILK (integrin-linked kinase) és una Ser/Thr-cinasa que interacciona directament amb les regions citoplasmàtiques de les integrines ß₁ i ß₃, mitjançant uns dominis situats en els extrems carboxilícs (domini d'unió a integrina) i una regió N-terminal amb repeticions homòlogues amb l'ankirina. En aquest extrem hi ha un domini d'unió a PINCH, proteïna que té cinc dominis LIM, mentre que per l'extrem C-terminal s'hi uneix la proteïna CH-ILKBP (calponin homology-ILK binding protein) que és homòloga a l'actopaxina. Les tres proteïnes formen un complex ternari PINCH-ILK-CH-ILKBP que facilita la localització en els llocs de contacte amb la matriu extracel·lular que depenend'aquelles integrines, així com l'ancoratge amb els filaments d'actina i de proteïnes associades a actina (com ara la paxilina), una funció conservada des dels nematodes fins als humans.

La PINCH té funcions de mòdul d'acoblament, ja que és capaç de reclutar la proteïna adaptadora Nck-2, que interacciona amb la IRS-1 a través de dominis SH3 i, així, amb receptors per a factors de creixement, incloent-hi el receptor per a insulina, funció que també exerceix per interacció directa a través dels dominis SH2. Aquestes interaccions estimularien la formació de complexos membranosos entre integrines i RTK. D'altra banda, la Nck-2 interacciona, a través dels seus dominis SH3, amb DOCK180, PAK i WASP, molècules que regulen l'activitat de la Cdc42 i la Rac, GTPases Rho que, a través dels seus efectors, regulen el citosquelet marginal d'actina. Aquesta funció també està afavorida per l'activació per fosforilació de la cadena lleugera de miosina, que duu a terme la ILK.

L'activació i la localització de la ILK també depenen de l'estimulació per glucosa i altres factors de creixement. Se suposa que aquests efectes són mediats pel reclutament de PI3K a la membrana per part dels adaptadors IRS, cosa que donaria lloc a la producció de PI3,4,5P₃ i afavoriria el reclutament d'ILK a través del domini plekstrina. La fosfatasa PTEN, el substrat de la qual és PI3,4,5P₃, té una activitat de regulador negatiu d'ILK.

La ILK, a través del domini cinasa, no només és capaç d'activar-se per autofosforilació, sinó que té com a substrats la PKB/Akt, la GSK-3, així com les cinases MAP p4442. De l'activació de la PKB/Akt resulta un increment de la supervivència cel·lular, mitjançant la supressió de l'apoptosi, ja sigui a través de la inactivació de la caspasa-9, o bé de la fosforilació de Bad, i/o el bloqueig del factor de transcripció FKHRL-1 que controla l'expressió de Fas-L per segrest de les proteïnes 14-3-3. Així mateix, la PKB/Akt regula el procés d'anoikis a les cèl·lules epitelials.

Interaccions ILK

La fosforilació, directament per la ILK o indirectament per la PKB/Akt, de la GSK-3 en provoca la inhibició, cosa que afavoreix la presència de ß-catenina en el nucli, ja que aquesta proteïna és fosforilada per la GSK-3, la qual cosa fa que es degradi. La ß-catenina en associació amb Lef-1 promou la transcripció de gens com ara els de la ciclina D1 i de la c-Myc. D'altra banda, la GSK-3 també pot fosforilar directament la ciclina D1 (la qual cosa provoca que es degradi) i c-Jun, cosa que origina una pèrdua d'afinitat pel DNA i el bloqueig del complex AP-1. En conjunt, la fosforilació de PKB/Akt per la ILK, promou l'expressió gènica, la proliferació i la regulació del balanç entre diferenciació i desdiferenciació. En efecte, la sobreexpressió de la ILK en cèl·lules epitelials promou la transformació fenotípica epitelial-mesenquimàtica. Finalment, aquesta activitat sobre la PKB/Akt és regulada de manera específica per la fosfatasa ILKAP (ILK associated phosphatase), que s'uneix a l'extrem N-terminal de la ILK i defosforila de manera específica els residus Ser/Thr de la PKB/Akt fosforilats per la ILK.

2.2 Interaccions moleculars directes

2.2.1 Dominis citoplasmàtics

Són nombrosos els resultats que demostren la interacció directa dels dominis citoplasmàtics de les subunitats α i ß de les integrines amb proteïnes citoplasmàtiques de tipus estructural, reguladores del citosquelet d'actina, senyalitzadores, etc. No obstant això, bona part d'aquestes interaccions s'han demostrat amb tècniques que proven únicament l'afinitat existent entre dues proteïnes o fragments de proteïna (doble híbrid, equilibri de filtració per gel, unió amb proteïnes purificades, etc.) o la formació de complexos (coimmunoprecipitació) i no una interacció funcional. Pel que fa a proteïnes que són senyalitzadores o que controlen alguna via de senyalització, la majoria ha mostrat afinitat per les subunitats ß, qualitat gens sorprenent atesa la diversitat mostrada pels dominis citoplasmàtics de les subunitats.

a) Interacció amb subunitats ß

Filamines

A més de les funcions conegudes de les filamines com a família de proteïnes organitzadores del citosquelet d'actina, especialment com a promotores de la polimerització, l'entrecreuament i la formació de xarxes, actualment es considera la possibilitat que participin en el procés de senyalització intracel·lular. Així, les filamines interaccionen, d'una banda, amb les subunitats ß_1A, ß_1D, ß₂, ß₃ i ß₇, mentre que, de l'altra, són capaces d'interaccionar constitutivament o no amb diversos membres de la família Rho (Cdc42, RhoA i Rac1 i amb Ra1A, respectivament) i amb un GEF (Trio) que les regula, i així donen lloc a un sistema de regulació de l'organització marginal del citosquelet d'actina. A més, les filamines interaccionen directament de manera preferencial en cèl·lules sotmeses a forces de tracció, i permeten que les absorbeixi la xarxa cortical d'actina, procés conegut com a mecanoprotecció

Talina

Aquesta molècula ABP és capaç d'interaccionar directament amb el domini citoplasmàtic de les integrines ß_1A, ß_1D, ß₂, ß₃ i mantenir l'estat inactiu dels receptors. Quan les integrines reconeixen el seu contrareceptor, la talina perd afinitat pel lloc d'unió o fins i tot (subunitats ß₂) és degradada parcialment per la calpaïna, cosa que origina una organització citosquelètica alternativa mitjançant a-actinina que permet la migració cel·lular dels leucòcits.

ILK

Interacciona directament amb ß₁ i ß₃.

FAK

Interacciona directament amb ß₁, !ß₂ i ß₃, encara que aquesta interacció no cal ni per a la localització ni per a la funció de la FAK.

Citohesines

Formen una família de GEF per a Arf que són insensibles a BFA, amb la subunitat ß₂ de la qual la citohesina-1 i la citohesina-3 mostren capacitat per interaccionar directament. Estructuralment contenen un domini central GEF i una regió a l'extrem C-terminal del tipus PH, que, en el cas de la citohesina-1 i citohesina-3, presenten un lloc de fosforilació per a la PKC. Les formes fosforilades no són capaces d'interaccionar amb la membrana, cosa que fa ressaltar la importància de la interacció entre la regió PH i els IP. En cèl·lules que expressen α_Lß₂, la citohesina-1 participa en la senyalització centrífuga, ja que, quan són estimulades per LPS (però no per PMA) a través del receptor CD14, mostren un augment de l'adhesió al contrareceptor de la integrina, l'ICAM-1. La via per la qual s'exerceix aquesta funció és la de l'activació de PI3K dependent de Rho, que promou la formació del producte PI3,4,5P3, al qual s'uneix la citohesina-1. Aquesta proteïna provoca un augment en l'afinitat de α_Lß₂ i, especialment, la remodelació del citosquelet d'actina a través de l'activitat GEF per a la Rho, cosa que facilita la interacció amb l'ICAM-1.

Paxilina

S'ha descrit que interacciona amb els dominis citoplasmàtics de ß₁ (en cèl·lules de Schwann) i ß₃ (interacció de pèptids), encara que no se n'ha resolt la importància funcional.

Shc

Les integrines α₆ß₄, α₁ß₁, α₅ß₁, α_vß₃ i α_IIbß₃ poden interaccionar directament amb la proteïna adaptadora Shc en fibroblasts, cèl·lules endotelials i plaquetes. Aquesta interacció depèn de canvis conformacionals en el domini citoplasmàtic de la subunitat ß, que en alguns casos (ß₃) provenen de la fosforilació d'un o dos residus Tyr, que permet que els reconeguin els dominis SH2 i PTB de l'Shc. En qualsevol cas, l'Shc, una vegada unida a la integrina, interacciona amb la Grb2 i el mòdul d'acoblament Sos, cosa que condueix a l'activació independent de Ras i, finalment, de les vies MAPK, ERK i JNK. L'activació d'aquestes vies en plaquetes (que presenten α_IIbß₃) condueix a l'activació de la PLA2, que origina la producció d'àcid araquidònic i l'estabilització de les plaquetes.

D'altra banda, les integrines ß₁ i α_vß₃ expressades en cèl·lules endotelials actuen com a mecanoreceptores, ja que quan se sotmeten a forces de cisalla promouen l'associació directa de les subunitats ß amb l'Shc, cosa que té el resultat de l'activació de les MAPK esmentades i l'estimulació de la transcripció en què intervé AP-1/TRE.

Hipòtesi senyalització de la mecanorecepció

Grb2

S'ha descrit la interacció directa d'aquesta proteïna acobladora amb el domini citoplasmàtic de la subunitat ß de la integrina α_IIbß₃. La interacció demana que el domini citoplasmàtic sigui fosforilat en els residus I747 i I759, i tot el procés depèn de l'agregació plaquetària induïda per trombina.

Rack1

La Rack1 forma part de la família de receptors per a les isoformes de la PKC (receptor for activated C kinase). Tots aquests receptors constitueixen mòduls d'acoblament del tipus de repeticions WD, amb llocs d'unió per a l'enzim activat (les PKC depenen de fosforilació, Ca²⁺ i d'interacció amb lípids de membrana) i per al substrat. Les seves funcions consisteixen en l'augment d'activitat enzimàtica (per fosforilació, concentració, etc.) i la localització d'aquesta activitat en compartiments cel·lulars específics. La Rack1 és el receptor específic per a l'isoenzim PKCß_II, que després de l'activació es redistribueix des de compartiments interns cap a la membrana plasmàtica, fonamentalment. Per tant, la Rack1 ancoraria la PKCß_II a les integrines ß (ß₁, ß₂, ß₅) on acoblaria l'activitat enzimàtica als seus substrats (integrines, PLC(1, sinaptotagmina, Src, dinamina-1, RasGAP).

WAIT-1

És una proteïna amb repeticions WD que interacciona amb les subunitats α i ß de les proteïnes de la família d'integrines ß₇ (α₄ß₇ i α_Iß₇), que són expressades per diversos tipus cel·lulars del sistema immunitari, per al desenvolupament i manteniment del qual són necessàries. La interacció de WAIT-1 es produeix amb les conformacions de baixa afinitat de les integrines, i s'especula que la seva presència al nucli permetria un mecanisme directe de senyalització nuclear després de l'activació dels receptors.

ß₃-endonexina

La ß₃-endonexina és una proteïna reguladora de l'afinitat de la integrina α_IIbß₃. Després de l'estimulació de les plaquetes per trombina es produeix una senyalització centrífuga en què intervé la ß₃-endonexina (probablement per fosforilació per PKC o PKA), que finalitza amb l'augment d'afinitat pel fibrinogen i l'agregació plaquetària. Experiments realitzats mitjançant transfecció de la proteïna en cèl·lules nucleades mostren que, després de l'adhesió, la ß₃-endonexina es localitza en el nucli i el citoplasma, i s'especula amb la possibilitat que participi en circuits de senyalització. Fins i tot s'ha demostrat l'afinitat que té pel complex ciclina Acdk2 en experiments in vitro que van tenir el resultat de la inhibició de l'activitat cinasa.

CD98

La CD98 és una proteïna transmembranosa de classe II que interacciona amb el domini citoplasmàtic de les integrines ß_1A i ß₃, expressades tant en teixits hematopoètics com en d'altres. Habitualment forma dímers amb fins a sis polipèptids diferents, encara que la majoria són transportadors d'aminoàcids, sobre els quals exerceix una activitat xaperona que en regula la conformació. D'altra banda, s'ha demostrat una capacitat de reclutament notable no només d'integrines, sinó també d'altres molècules com ara la Ig CD147, una xaperona per a transportadors d'àcids monocarboxílics. Se suposa que el conjunt forma un complex de senyalització que intervé en la regulació de l'adhesió cel·lular, la proliferació, la diferenciació i la presentació d'antígens.

Complex senyalitzador CD147-CD98-integrines

JAB1 (jun activation domain-binding protein 1)

S'ha descrit la JAB1 com un coactivador del factor de transcripció AP-1. Forma part d'un gran complex denominat COP 9 signalosoma (CSN), tot i que les seves funcions exactes encara s'han de dilucidar. La JAB-1 també interacciona amb diverses proteïnes i n'origina la degradació via proteosoma (p27) o l'estabilització (HIF1α). A més, la JAB-1 també interacciona amb altres proteïnes com ara la citocina MIF-1 o les cues citoplasmàtiques de les subunitats ß₂ de les integrines, interaccions que se suposa que són reguladores de la massa de JAB-1 no complexat i de la compartimentació nucleocitoplasmàtica. És així com la interacció amb la integrina podria regular l'expressió gènica i la proliferació i supervivència cel·lulars.

ICAP-1 (ß1 integrin cytoplasmic domain associated protein 1)

La ICAP-1 és una proteïna que interacciona amb la regió citoplasmàtica de la subunitat ß1A i de la qual s'ha demostrat que regula les activitats Rac1 i Cdc42. Aquesta funció l'exerceix a través de l'activitat GDI específica per a ambdues GTPases Rho: forma un complex citoplasmàtic amb aquestes proteïnes i impedeix que s'ancorin a la membrana, cosa que bloqueja la formació de lamel·lipodis i filopodis. Quan les cèl·lules s'adhereixen a un substrat de fibronectina, la ICAP-1 resulta fosforilada i allibera les GTPases, que són reclutades ràpidament a la membrana. Per tant, la ICAP-1 és un regulador de la dinàmica del citosquelet marginal d'actina i de l'expansió cel·lular.

TAP20 (theta-associated protein 20)

La TAP20 és una proteïna expressada en cèl·lules endotelials que mostra una certa homologia amb la ß₃-endonexina. La seva expressió depèn de l'activitat de la PKC2, i el producte madur mostra una afinitat notable amb el domini citoplasmàtic de ß₅, quan forma part del dímer α_vß₅ expressat en cèl·lules endotelials. La interacció amb la integrina disminueix l'afinitat pel seu lligand, la vitronectina, i permet la disminució del nombre de contactes focals i un increment de la migració sobre aquest substrat, alhora que estimula la formació de miotubs, processos tots ells necessaris que promouen l'angiogènesi dependent de α_vß₅.

ERK2 (extracellular signal-regulated kinase 2)

L'ERK2 (p42 MAPK) és una Ser/Thr-cinasa senyalitzadora de la qual s'ha demostrat que pot interaccionar directament amb la regió citoplasmàtica de la subunitat ß₆ quan forma part de l'heterodímer α_vß₆ i és expressada en cèl·lules tumorals de còlon. Aquesta associació és una condició necessària perquè es produeixi la proliferació cel·lular en resposta a l'activació per sèrum. L'ERK 2, juntament amb l'ERK1, (p44 MAPK) són MAPK activades per nombrosos estímuls (factors de creixement, citocines, sèrum, estrès i lligands de receptors units a proteïnes G) mitjançant la fosforilació específica de residus Ser i Tyr a càrrec de cinases duals MEK12, de les quals són els únics substrats coneguts. La fosforilació de les ERK en permet la dimerització i la translocació al nucli on, al seu torn, fosforilen i activen diversos factors de transcripció, com ara la família Ets (Elk-1). L'activació de MEK12 depèn de la via Ras-Raf-MAPK i, probablement, de la cooperació de diverses isoformes de la PKC.

Per la seva banda, la α_vß₆ és una integrina d'expressió molt reduïda, ja que només se'n detecten nivells molt baixos en alguns tipus de cèl·lules epitelials en organismes adults, amb l'excepció de l'endometri quan es troba en la fase secretora. No obstant això, aquesta integrina s'expressa notablement en epitelis en regeneració, durant la cicatrització de ferides, en carcinomes i en queratinòcits en cultiu, i regula processos com ara la migració i l'extensió cel·lulars sobre fibronectina, la proliferació sobre col·lagen i la sobreexpressió d'MMP-9, de vegades, de manera cooperativa amb la PKC activada.

PLCγ1

Com ja s'ha dit anteriorment, la PLCγ1 és un enzim clau en la senyalització intracel·lular, ja que regula els nivells de fosfoinositols, l'alliberament de Ca²⁺ i l'activació de les PKC. La PLCγ1 és activada en podòcits i cèl·lules acíniques pancreàtiques després que s'adhereixin mitjançant integrines de la família ß₁, així com en cèl·lules T després de la interacció d'integrines ß₂ amb ICAM-1. La integrina α₁ß₁ és expressada de manera generalitzada per nombrosos tipus cel·lulars (epitelis, tipus cel·lulars neurals, endotelis, etc.) i reconeix substrats de col·lagen i laminina. La integrina expressada en cèl·lules epitelials i neurones és capaç d'interaccionar a través de les regions citoplasmàtiques d'ambdues subunitats després de l'adhesió, sense que calgui la fosforilació prèvia de l'enzim. Aparentment la subunitat ß és suficient per propagar el procés fisiològic, mentre que la subunitat a tindria un paper regulador de la interacció. El reclutament de l'enzim per la integrina asseguraria la regulació local de molècules intermèdies de senyalització i l'organització citosquelètica a través de canvis conformacionals en les integrines.

b) Interacció amb subunitats a

Paxilina

La paxilina interacciona amb el domini citoplasmàtic de les subunitats α₄ que formen part dels dímers α₄ß₁ i α₄ß₇, expressades en cèl·lules de línies limfoides. Són receptors de fibronectina per a VCAM-1 i MadCAM-1, respectivament, quan s'adhereixen al substrat (encara que no formen part, en general, de les adhesions focals madures) i intervenen en les adhesions cèl·lula-cèl·lula. La unió de paxilina a α₄ promou la migració cel·lular en detriment de l'expansió de la cèl·lula i la formació d'adhesions focals. Aquesta unió és constitutiva i independent de la interacció amb el substrat, la qual cosa facilitaria la interacció amb FAK-Src i la fosforilació de la cinasa focal, en detriment de la formació d'adhesions focals.

Així mateix, la paxilina recluta la PKL, que interacciona amb un complex que inclou l'adaptador NCK, l'intercanviador PIX i la cinasa PAK. De resultes d'aquesta interacció PIX pot quedar bloquejat en la seva funció, cosa que comportaria la inhibició de Cdc42 i Rac1. Alternativament la paxilina pot interaccionar amb la fosfatasa PTP-PEST, de la qual s'ha demostrat que bloqueja la formació de contactes focals i l'expansió cel·lular, i afavorir, així, la migració. A més, la paxilina interacciona amb α₉ß₁, una integrina expressada en leucòcits i relacionada estretament amb α₄ß₁. L'adhesió a través de α₄ inhibeix l'expansió cel·lular mitjançant un mecanisme dependent de paxilina, però promou la migració de manera independent d'aquesta proteïna.

CIB (calcium-and integrin-binding protein)

Encara que la CIB, una proteïna de 22 kDa, presenta una expressió àmplia, interacciona amb la regió citoplasmàtica de la subunitat α_IIb en plaquetes de manera dependent de Ca²⁺ (no obstant això, estudis recents sembla que apunten que la diana de CIB és el dímer). En qualsevol cas, l'agregació de plaquetes promou la interacció amb la CIB, i aquesta proteïna recluta exclusivament Rac3, la qual cosa estimula l'expansió i adhesió cel·lulars.

Calreticulina

De manera semblant a la CIB, la calreticulina és una de les proteïnes captadores de Ca²⁺ que a més interaccionen amb integrines, en aquest cas, amb les subunitats α. La calreticulina, quan s'activa per incorporació de dos Ca²⁺, augmenta l'afinitat per les integrines α, especialment si es troben en estat d'alta afinitat, que és resultat, en general, de la interacció amb el substrat. Paral·lelament, aquest Ca²⁺, ja que de resultes de la unió dependent d'integrines s'activa la via que condueix a PLC(1, cosa que provoca l'obertura de canals per a Ca²⁺. Aquest increment, especialment a la proximitat de la membrana plasmàtica, donaria lloc a la interacció integrina-calreticulina, que estimularia l'adhesió i expansió cel·lulars.

2.2.2 Dominis extracel·lulars i transmembranosos

a) Caveolina-1

La caveolina-1 és una proteïna integral de membrana que es troba a les regions riques en colesterol i forma heterodímers amb els receptors que hi ha a les cavèoles, com ara les subunitats α de les proteïnes G trimèriques, receptors de factors de creixement (PDGFR, EGFR, ERB-B2) i proteïnes de senyalització com ara H-Ras, Src, la PKC i la NO-sintasa. En aquestes circumstàncies, l'associació amb caveolina-1 té el resultat d'inactivar els receptors o les seves vies de senyalització, cosa que condueix a la sensibilització de la cèl·lula enfront de l'apoptosi i té una activitat de supressor tumoral. No obstant això, en les zones riques en colesterol que formen els rafts, la caveolina-1 forma heterotrímers amb integrines de les famílies ß₁ i α_v, i actua com un mòdul d'acoblament, ja que recluta les tirosina-cinases Fyn o Yes i promovent l'activació d'una via de senyalització independent de Ras-MAPK. El resultat d'aquesta activació és ll'estimulació directa de la proliferació cel·lular lligada a l'adhesió cel·lular dependent d'integrines.

Senyalització d'integrines depenent de caveolina

b) TM4

Aquesta família de proteïnes que es caracteritza perquè presenta quatre regions transmembranoses està implicada en diverses funcions cel·lulars, com són la migració, la metàstasi, la proliferació i fusió de gàmetes i la formació de sincicis després d'infecció vírica. S'han descrit nombroses interaccions entre diverses proteïnes TM4 i integrines, interaccions que es localitzen entre els dominis extracel·lulars de TM4 i les subunitats α. No s'ha demostrat que els canvis entre els estats de baixa i alta afinitat n'afectin l'associació. Aquesta regula processos com ara l'adhesió i la migració, i s'observa que les zones riques en complexos TM4-integrines són pobres en molècules característiques dels complexos adhesius més estables (per exemple, vinculina); però estan enriquits en MARKCS (myristolated alanine-rich C kinase substrate), un substrat de la PKC que participa en la reorganització del citosquelet marginal d'actina.

Pel que fa a la senyalització, els complexos TM4-integrines s'associen a proteïnes senyalitzadores com ara la PI4K, la PKC (α i ß_II), Src (Lyn i Hck), cosa que afavoreix la producció de PI4,5P2, la fosforilació de diversos substrats, incloses les mateixes subunitats a d'integrines (α₃ i α₆) i l'activació de vies que afavoreixen la migració cel·lular.

c) IAP (CD47)

La IAP és una Ig, de cinc dominis T, que funciona com a receptor per a les trombospondines, com a contrareceptor per a SIRPα, i que forma part, a més, d'un complex de membrana ric en colesterol en el qual es concentren integrines α_v ß₃ i proteïnes G. En les cèl·lules que expressen aquesta integrina, l'associació amb aquestes proteïnes afavoreix l'expansió cel·lular i l'adhesió a través dels complexos d'adhesió, probablement per mitjà d'un increment en l'avidesa dels receptors, efecte que seria senyalitzat a través d'heterotrímers G que continguessin la subunitat G_αi.

d) uPAR (CD87)

El receptor per a l'activador del plasminogen de tipus urocinasa (uPAR) és una proteïna multifuncional que, a més de promoure la corresponent cascada proteolítica a la superfície cel·lular, de la seva associació amb les integrines es deriven vies de senyalització que regulen la migració, l'adhesió i la proliferació cel·lulars. En efecte, l'associació d'uPAR amb integrines de les famílies ß₁, ß₂ i ß₃ als rafts membranosos (uPAR és una proteïna integral de membrana que s'hi ancora a través de GPI) controla el balanç entre dues vies MAPK, activant una via estimuladora de la proliferació (ERK12) i inhibint una altra via, en aquest cas associada a l'apoptosi i l'estabilització del cicle cel·lular (p38MAPK).

Senyalització d'integrines depenent de uPAR

 

3. SENYALITZACIÓ CENTRÍFUGA (INSIDE-OUT)

La senyalització centrífuga és el procés pel qual diverses vies de senyalització intracel·lulars regulen l'adhesió cel·lular dependent d'integrines. Aquesta regulació té lloc a través de l'avidesa i l'afinitat que presenten les integrines, essent essencial la participació de les regions citoplasmàtiques de les subunitats (ß, especialment, encara que no únicament), i mitjançant mecanismes que inclouen la fosforilació, canvis conformacionals i la interacció amb proteïnes citoplasmàtiques, inclòs el citosquelet d'actina. De tots aquests mecanismes, la fosforilació sembla el més generalitzat. Així, les subunitats ß₁ i ß₃ presenten dos residus Tyr que són substrat per a la Src, encara que s'ha demostrat que també ho poden ser per a la FAK. La fosforilació de ß1 dóna lloc al manteniment d'un estat de baixa afinitat, així com a l'exclusió de la mateixa ß₁ dels complexos focals. A més, impedeix que els complexos ja formats la reclutin , i disminueix així la capacitat adhesiva. La fosforilació d'un dels dos residus (Y747) inhibeix la interacció amb dues proteïnes essencials en la seva relació amb el citosquelet d'actina, com són la talina i la filamina. En el cas de la subunitat ß₃, la fosforilació dels residus Tyr citoplasmàtics promou un canvi de conformació que es tradueix en canvis en l'afinitat per diverses proteïnes dels complexos adhesius, cosa que en el cas de la integrina α_IIbß₃ expressada en plaquetes origina un augment de l'afinitat i l'avidesa pel fibrinogen.

D'altra banda, la ß₂, família d'expressió gairebé exclusivament hemàtica, presenta diversos residus de Ser/Thr que són fosforilats per certes isoformes de PKC (*, ß_III, α) en resposta a diversos estímuls, cosa que promou canvis conformacionals que faciliten la interacció amb proteïnes de la família 14-3-3.

A més, també s'han descrit fenòmens de fosforilació de subunitats a pertanyents a diferents famílies (α_L, α_M, α₃, α₄, α₆) que afecten diversos residus Ser/Thr, cosa que comporta, en general, canvis en l'afinitat mostrada per proteïnes citoplasmàtiques, com és el cas de la paxilina.

S'han descrit nombrosos senyals externs, tant solubles com insolubles, la recepció dels quals per part de receptors específics és seguida d'una modificació de les propietats adhesives de les integrines. Així, s'han descrit com a senyals que intervenen en les vies centrífugues factors de creixement, citocines, neuropèptids, quimiocines (en general, receptors units a proteïnes G), antígens (a través de CD3, que forma part del complex TCR), lípids bioactius (èsters de forbol), neurotoxines, trombina, col·lagen o fibronectina (a través d'integrines), entre els habituals.

Les vies implicades, així com les molècules intermèdies que hi intervenen, són poc conegudes. No obstant això, s'ha constatat de manera específica la implicació, conjunta o individualitzada, de la senyalització a través de proteïnes G (en general, promouen el desequilibri cap a conformacions d'alta afinitat), el reclutament d'integrines a conseqüència del citosquelet d'actina o de proteïnes de membrana (com en el cas de CD98), la fosforilació (a través de PKC, FAK, Src, PKA, ERK2) i la via Ras-Raf-MAPK. En relació amb aquesta última via, cal destacar els efectes específics provocats per l'activació de diversos elements que la constitueixen. Així, la Ha-Ras i la R-Raf, una vegada activats, mantenen les integrines en conformacions de baixa afinitat, mentre que la R-Ras promou el trànsit cap a estats d'alta afinitat.

De manera general, la regulació de la capacitat adhesiva de les integrines mitjançant la modificació de l'afinitat i/o l'avidesa redunda en el control necessari per a la migració cel·lular tant en àmbits fisiològics i morfogenètics com patològics.

Regulació de l'avidesa

4. MECANOTRANSDUCCIÓ

La mecanotransducció proveeix diferents nivells d'organització biològics (des de cèl·lules fins a organismes) d'un sistema de senyalització que transmet informació sobre les forces mecàniques ambientals. En l'àmbit d'organisme, diferents cèl·lules especialitzades compleixen aquest mecanisme, com ara les cèl·lules ciliars localitzades en els diferents compartiments de l'oïda interna, els mecanoreceptors de la pell o els dels invertebrats. En tots aquests casos en l'avantatge biològic preval la sensibilitat i la rapidesa, per la qual cosa, en general, l'aparell de mecanotransducció integra un canal iònic, deformable sota la força mecànica externa, que modifica la polarització membranosa i la transmet a les vies nervioses.

No obstant això, en l'àmbit cel·lular, la mecanotransducció se circumscriu a l'adaptació de la cèl·lula a forces de cisalla, ocasionades, en general, pel flux del medi que les envolta o per les forces de tracció produïdes per deformació de la matriu extracel·lular. Aquesta adaptació, en la qual les integrines tenen un paper prioritari, no demana una gran rapidesa i es concreta en a) la reorganització dels complexos adhesius amb la matriu extracel·lular i b) l'activació de vies de senyalització que modifiquen l'expressió gènica o l'activitat cel·lular.

L'aplicació d'una força de tracció externa (o fins i tot interna, per activació de l'actomiosina) condueix a un increment de la grandària de les adhesions focals, en un procés en el qual la proporcionalitat entre senyal i resposta sembla apuntar cap a un mecanisme compensatori amb l'objecte de mantenir la força exercida per unitat d'àrea (5 nN/m²). Encara que els resultats experimentals indiquen que aquest és un procés local, la naturalesa molecular del mecanosensor en l'àmbit de complex d'adhesió roman desconegut. D'altra banda la reorganització estructural dels complexos d'adhesió es deu produir de manera indirecta a través de la regulació de l'activitat de la Rho dependent d'integrines. En efecte, la tensió exercida per la matriu extracel·lular provoca una inhibició inicial de l'activitat Rho que es recupera posteriorment transcorreguts uns minuts (fins a 15 min). La FAK i la Src intervenen en aquesta inhibició dependent d'integrina de Rho. En concordança amb aquesta via, la migració direccional dependent de mecanotransducció matricial (durotaxi) també depèn de la FAK.

Hipòtesi de la mecanorrecepció

D'altra banda, les forces de tracció de tipus cisalla provoquen modificacions cel·lulars que afecten des de l'expressió gènica fins a la proliferació o la migració, passant per canvis en la morfologia. Aquestes forces mecàniques provenen o bé de la immersió total o parcial de les cèl·lules en un flux laminar o turbulent (com és el cas de les cèl·lules endotelials), o bé de la tracció de complexos d'actomiosina pel que fa a altres cèl·lules o la matriu (cèl·lules musculars, cèl·lules migratòries). En alguns casos, com ara el de les plaquetes durant la formació i retracció del coàgul sota condicions de flux, la interacció del factor de Willebrand amb el receptor GP IbVIX provoca un increment en l'activitat de la PI3K de tipus 1, cosa que origina un augment del Ca²⁺ intracel·lular, que 'es tradueix en un increment de l'avidesa de la integrina α_IIbß₃ pel fibrinogen, cosa que augmenta l'adhesió i l'expansió cel·lulars.

L'activació de la PI3K és un fenomen estès en cèl·lules sotmeses a forces de cisalla. La seva activitat en la formació de DAG i IP₃ explicaria l'activació d'altres intermediaris de senyalització com ara la PLC( , la PKC i l'Akt en condicions d'estrès mecànic. Una altra de les molècules que mostren activitat en aquestes condicions és el mòdul d'acoblament Shc, que a través de la Grb2 i la Sos activaria la via Ras-MAPK. El resultat final, amb diferències específiques, és que la mecanotransducció, associada per integrines ß₁ i ß₃, condueix a l'activació de les vies p38MAPK, ERK i JNK, de la qual resulten un increment de l'activitat gènica (síntesi de citocines o quimiocines), canvis en la morfologia cel·lular (hipertròfia de miocardiòcits) o l'estímul de la migració cel·lular (cèl·lules endotelials).

 

BIBLIOGRAFIA

Carmeliet P . Integrin indecision. Nature Med 2002; 8(1): 14-16.

Coppolino MG, Dedhar S. Bi-directional signal transduction by integrin receptors. Int. J. Biochem. Cell Biol 2000; 32: 171-188.

Eliceiri BP. Integrin and Growth Factor receptor Cosstalk. Circ. Res 2001; 89: 1104-1110.

Giancotti FG, Ruoslahti I. Integrin Signaling. Science 1999; 285: 1028-1032.

Giancotti FG. Complexity and specificity of integrin signalling. Nature Cell Biol 2000; 2(january): I13-I14.

Juliano RL. Signal Transduction by Cell Adhesion Receptors and the Cytoskeleton: Funtions of Integrins, Cadherins, Selectins, and Immunoglobulin- Superfamily Members. Annu Rev Pharmacol Toxicol 2002; 42: 283-323.

Schwartz MA. Integrin signalling revisited. Trends Cell Biol 2001; 11(12): 466-470.

Uings IJ, Farrow SN. Cell receptors and cell signalling. Br. Med. J 2000; 53(6): 295-299.

Fonts de referència terminològica

 

Inici pàgina