Revisión de la actividad intracelular y extracelular de las ß timosinas

• AUTOR : Manherz H, Hannappel E
• TITULO ORIGINAL : The Beta-Thymosins: Intracellular and Extracellular Activities of a Versatile Actin Binding Protein Family
• CITA : Cell Motility and the Cytoskeleton 66(10):839-851, 2009
• MICRO : Las beta-timosinas son una familia de proteínas que se unen a la actina y tienen funciones de relevancia sobre muchas actividades celulares. Su estudio es un área de creciente interés porque tendría aplicaciones clínicas en diversas áreas.

 

El esqueleto intracelular compuesto de actina tiene un comportamiento dinámico, con ciclos de polimerización y despolimerización, para llevar a cabo los procesos celulares cruciales. Estos procesos son la locomoción, la citocinesis, el transporte intracelular, la fagocitosis y la exocitosis. En las células en reposo, casi la mitad de la actina intracelular se encuentra en dos fracciones: la fracción de actina G monomérica que está en equilibrio con la actina filamentosa, y una fracción de actina monomérica que se encuentra inhibida en su capacidad de polimerizarse por las beta timosinas y que constituye un compartimiento estable.

La activación celular es un proceso que requiere grandes cantidades de actina filamentosa, como por ejemplo para la locomoción, y es esta habilidad de producir nuevos filamentos de actina la que depende de la disponibilidad de proteínas que promuevan la polimerización y de una reserva de actina monomérica que pueda polimerizarse. Como consecuencia, deben existir mecanismos que garanticen la liberación rápida de actina monomérica desde estos compartimientos de almacenamiento para la formación de los filamentos de actina necesarios para la actividad celular. En esta revisión, los autores resumieron la activación de las beta timosinas, cuya principal acción se centra en el mantenimiento de la reserva de actina monomérica. La concentración intracelular de beta timosinas es particularmente alta en células que responden rápidamente a señales externas con incremento de la motilidad -los leucocitos polimorfonucleares- y en células que realizan importantes cambios en su forma -las plaquetas.

Se han descrito unas 15 variantes de homólogos de las beta timosinas, tanto en vertebrados como en invertebrados, pero no se observaron en células procariotas. Tienen expresión especie-específica y célula-específica. En general, en las células de los mamíferos se expresan dos variantes en forma simultánea, una de ellas en alta concentración y la otra en baja concentración.

La estructura secundaria de las beta timosinas no está definida, por ello, se las incluye en un grupo de proteínas que se denominan proteínas no estructuradas intrínsecamente (PNI). Este grupo de proteínas se caracterizan por una ausencia casi completa de residuos hidrófobos y se relacionan con la regulación del ciclo celular, la traslación, la transcripción y la transducción de señales. Las PNI interactúan con diferentes proteínas y regulan su actividad, como en el caso de las proteínas reguladoras dependientes de ciclinas p21, p27 y p57. Un comportamiento similar tienen las beta timosinas, por lo que se las considera como pertenecientes a las PNI. Un trabajo informó que las beta timosinas se unen a la actina para poder conformar una estructura tridimensional con una estructura secundaria definida.

Un aspecto importante es diferenciar entre las beta timosinas intracelulares y las beta timosinas extracelulares, así como los efectos de las variaciones de las concentraciones de timosina beta-4 (Tb4). Esta última se encuentra tanto dentro de la célula como fuera de ella. La Tb4 se encuentra en el plasma y en los elementos sanguíneos, como leucocitos y plaquetas, pero no en los eritrocitos. Un trabajo previo informó que la concentración de Tb4 se encuentra incrementada en las plaquetas, y durante la coagulación de la sangre o por la acción de adenosina exógena la Tb4 libera la actina intracelular que participa e inicia la cascada de la coagulación. Los autores mencionan que muchos de los efectos atribuidos a la Tb4 son reminiscencias de adenosina extracelular. La Tb4 no es una proteína secretora sino que cuando se produce daño celular, por su pequeño tamaño, puede difundir al espacio extracelular y ejercer efectos sobre otras células, como por ejemplo sobre los miocitos cardíacos. También se ha identificado Tb4 en fluidos de heridas, lagrimales y bucales. Como consecuencia de las funciones extracelulares que se asocian con la Tb4 se están llevando a cabo trabajos clínicos de fase II, multicéntricos, para definir la aplicación de esta proteína en la curación de heridas, como las úlceras crónicas, en las vitrectomías diabéticas y en la epidermólisis bullosa.

Como consecuencia de la dinámica de la polimerización de la actina y debido a que la hidrólisis dependiente del ATP se asocia con polimerización, se forman dos tipos de filamentos de actina: los de crecimiento rápido y los de crecimiento lento. La concentración suficiente de ATP y la concentración de monómeros por encima del equilibrio de disociación, son dos eventos críticos para que se produzca la polimerización de los filamentos. Las beta timosinas se encuentran en casi todas las células eucariotas, en algunas células de plantas, de insectos y de nematodos. La actividad intracelular principal de las beta timosinas es la de unirse específicamente a la actina G formando complejos estequiométricos 1 a 1. Esta actividad ha sido investigada por muchos científicos con la Tb4 y la Tb10, los dos tipos más frecuentes en las células de mamíferos. Ambas se unen a la actina ATP con diferente afinidad y se relacionan con el mantenimiento de las reservas de actina monomérica. Por lo tanto, la principal función intracelular de las beta timosinas es el secuestro de monómeros de actina.

Los autores comentan que se ha estimado que la mitad de la concentración de la Tb4 se encuentra unida a actina, y que, por ende, la pregunta que surge es: ¿Cómo es movilidad de la actina unida a la Tb4 usada en la formación de filamentos de actina luego de la activación celular? Un trabajo previo llevado a cabo en neutrófilos, informó que luego de la estimulación de estas células en reposo, se produce una disminución del complejo actina-Tb4 y libera monómeros de actina para su polimerización.

La estructura tridimensional del complejo de actina-Tb4 se estudio con cristalografía de rayos X y se informó que la conformación extendida de Tb4 se mantiene cuando se forma el complejo. Esto permitió explicar que la esta última se une a la actina en 3 regiones. En estudios anteriores se indicó que el dominio WH2 es el que se une la beta timosina. Los autores sugieren que, en bajas concentraciones, se une a la actina G y en altas concentraciones a la actina F.

La regulación de la actividad de la Tb4 ha sido estudiada en varios trabajos. Se informó que no existe un mecanismo de regulación postranslacional de la actividad de la Tb4, por ello, los autores mencionan que estas proteínas actuarían sólo como moléculas buffers. Así, si se producen alteraciones en la actividad de los competidores de la Tb4 se regula la cantidad de actina unida por ésta en la célula. La profilina es otra proteína que se une a la actina G y se puede encontrar fija en el lado citoplasmático de la membrana plasmática por el inositol trifosfato, en la célula en reposo. Cuando la célula se estimula, se produce el clivaje de la profilina por la fosfolipasa C y se libera al citoplasma donde ejerce su función de unión a la actina G y compite con la Tb4.

Mediante anticuerpos anti Tb4 se estudió la localización intracelular de esta proteína. Las células tumorales que expresan una isoforma especial de beta timosina, la 15, fueron utilizadas para investigar dicha localización. Sobre estas células se realizaron estudios de inmunomarcación donde se observó con mayor frecuencia un patrón difuso y, ocasionalmente, un patrón punteado. También se verificó mayor reacción perinuclear y periférica. Estas localizaciones se confirmaron con microinyecciones de beta timosinas marcadas con fluorescentes en el cultivo de células. En otros estudios se informó que la Tb4 ingresa al núcleo celular por difusión pasiva a través de los poros nucleares. Si bien estos datos indican que la Tb4 afectaría la actividad transcripcional de la célula, la función de esta molécula a nivel nuclear permanece desconocida.

Los autores concluyen que las beta timosinas son una familia de proteínas que se unen a la actina regulando los ciclos del citoesqueleto celular. Si bien no parece que estén reguladas por factores internos o externos en forma directa, los autores informan que su función se modifica por una interrelación con otras moléculas que también se unen a la actina. La red molecular de interacción de las beta timosinas es un área de estudio creciente, en la cual se están llevando a cabo las investigaciones necesarias para poder analizar las aplicaciones clínicas de las beta timosinas.

Especialidad: Bibliografía - Clínica Médica - Endocrinología