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1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J.

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Page 1: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

1

Desintegrinas - Metaloproteasa

Biol. Juan C. López J.

Page 2: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

2

Integrinas• Superfamilia de Receptores:

– Heterodiméricos ( y ).• Subunidades (12 – 200 kDa) y (90 – 110 kDa).• 14 tipos subunidades y 7 tipos de subunidades .

– Transmembrana.– Citoadhesividad.

• Célula – célula y célula – matriz extracelular (ECM).• Grupo más importante de receptores para proteínas de la ECM.• Receptores para otras moléculas de adhesión.

– vWF, Trombospondina

• Vínculo de unión entre medio extracelular en el citoesqueleto.Vínculo de unión entre medio extracelular en el citoesqueleto.

• Reconocen dominio unión Arg-GLy-Asp (RGD).• Morfogénesis Tisular, regeneración de tejidos, tumoración

y metástasis.

(Gould y cols, 1990; Wolfsberg y cols, 1995, Dzamba y cols, 2001)

Page 3: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

3

Nombre del Receptor

FibrinógenoFibrinógeno

ColágenoColágeno

FibronectinaFibronectina

LamininaLaminina

VitronectinaVitronectina

Designación GP

GPIIb/IIIa

GPIa/IIa

GPIc*/IIa

GPIc/IIa

V/GPIIIa

CD

CD41a-b/CD61

CD49b/CD29

CD49e/CD29

CD49f/CD29

CD51/CD61

DesignaciónIntegrina

IIb3

21

51

61

V3

PM(kDa)

145/90

150/138

140/138

140/138

150/90

(Parise y cols, 2001)

Integrinas

Page 4: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

4

• Características Estructurales:– Subunidades y transmembrana asociadas no covalentemente.

• Región extracelular voluminosa• Región intracitoplasmática pequeña.

– Formación del heterodímero depende de la expresión en membrana de ambas subunidades.

– Muestran diferentes estados de activación.• “Modulación de Afinidad”: Cambios en afinidad por unión al ligando.

– Cambios conformacionales. (GPIIb/IIIa)• Regula las funciones del receptor.

– Iones metálicos importantes en función adhesiva por ligando:• Motivo “EF-Hand”.• MIDAS (Metal Ion-Dependent Adhesion Site).

– Mn+2 estabiliza receptores en estado activado (Alta afinidad).– Ca+2 estabiliza receptores en estado de reposo (Baja afinidad).

Integrinas

(Dzamba y cols, 2001)

Page 5: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

5

Estructura General de las Estructura General de las Integrinas:Integrinas: C ito p la sm a

Esp a c io Extra c e lula r

- S - S -

- S - S -

C a + 2C a + 2C a + 2C a + 2

C a d e na

C a d e na

Do m inioEF ha nd

Do m inio Ric o s C iste ína

Citoesqueleto

(Gomperts y cols., 2002)

Integrinas

Page 6: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

6

Integrinas

(Dzamba y cols, 2001)

• Características Estructurales:Características Estructurales:– Diferentes combinaciones de subunidades y

definen su afinidad y señalización que originan.• Afinidad por ligando:

– Secuencias flanqueantes del dominio RDG del ligandodominio RDG del ligando.

– Conformación del bolsillo de unión en la integrinabolsillo de unión en la integrina..

– Puede aumentarse por la interacción concertada de varios receptores de baja afinidad.

» Ligandos multivalentes.

» “Clustering” de receptores.

– Interacción ligando –receptor:• Depende de Dominios-I presentes en ambas subunidades.

Page 7: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

7

• Características Estructurales:Características Estructurales:– Subunidad Subunidad :: 1000 – 2000 resiudos aa.

• Siete secuencias repetitivas N-terminales de aprox.60 aa.

– Motivo de unión de cationes divalentes “EF Hand”– Secuencia consenso DxDxDGxxD.– Importante en función citoadhesiva y relación de cambios

conformacionales – afinidad por ligando.

Integrinas

(Dzamba y cols, 2001)

Page 8: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

8

• Características Estructurales:Características Estructurales:– Subunidad Subunidad ::

• Clasifican según características estructurales comunes:– Sitio de hidrólisis postraduccional en dominio extracelular

» Presente sólo en la mitad de las subunidades de mamíferos.

– Dominio de Inserción (Dominio – I) N-terminal.

» Presente en la mita de las subunidades que cerece de sitio de hidrólisis postraduccional.

» También conocido como Dominio A, similar al A3 del (vWF) para unión a colágeno.

» MIDAS (Metal Ion-Dependent Adhesion Site)

» Secuencia consenso DxSxS para unión de cationes (Ca+2)

» Importante en función adhesiva de la subunidad.

– Formas de alternativas por “splicing”.

Integrinas

(Dzamba y cols, 2001)

Page 9: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

9

Integrinas

(Dzamba y cols, 2001)

-SH

-SH

-SH

-SH

Domino - I

EF Hand likerepeats

S -

S - ISitio de proteólisis

Sitio putativo EF Hand like

repeats

Región rica en Cys

Dominios CitoplasmáticosDominios Transmembrana

Subunidad

Subunidad

Page 10: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

10

• Características Estructurales:Características Estructurales:– Subunidad Subunidad :: 760 – 790 residuos aa.

• Región extracelular: 56 Cys localizadas a aprox. 50 aa de dominio transmembrana.

– 5 secuencias repetitivas de 8 Cys altamente similares.

– Primeras 4/5 Regiones C-terminales son similares a “EGF-like repeats” de laminina.

» Confiere conformación en forma de bastón (dominio estructural).

• Dominio I modificado localizado a 240 residuos de región N-terminal.

– Secuencia consenso DxSxS

» Importante en propiedades adhesivas de la subunidad.

Integrinas

(Dzamba y cols, 2001)

Invertebrados: Aparente carencia de Dominio-I subunidad .

Page 11: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

11

• Características Estructurales:– Región Citoplasmática:

• Interactúa con gran número de proteínas citoplasmáticas.

– Tres tipos principales de interacción:• Interacción individual entre regiones y :

– Regulan la Modulación cambios conformacionales asociadas con afinidad.

• Interacción con moléculas señalizadoras y/o adaptadoras.– Propagación de señales.

» FAK, ILK, Paxilina, Sch, Grb2.

• Función mecánica como eslabón entre la ECM y otras moléculas adhesivas y componentes estructurales del citoesqueleto (talina, filamina, -actina).

Integrinas

(Dzamba y cols, 2001)

Page 12: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

12

• Señalización:Señalización:– ““Outside-inOutside-in”:”:

• Incluye eventos como:– Progresión del ciclo celular.– Supervivencia celular.– Cambios en expresión génica.– Migración celular y reorganización del citoesqueleto.

• Involucra :– interacción cruzada y paralela de señales con factores

de crecimiento. pH intracelular, AMPc, Ca+2 intracelular, activación

MAPK expresión génica.

Integrinas

(Dzamba y cols, 2001)

Page 13: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

13

Integrinas

(Dzamba y cols, 2001)

Ras

Raf

MEK

ERK

Progresión y diferenciación Ciclo Celular

Receptores de Factores

de Crecimiento

ShcGrb2

FAK/Src

PI3-K

Cdc42

Rho

FAK

Paxilina

Talina

Akt Rac

SobrevivenciaDependiente de anclaje

MigraciónCelular

p130CAS

MLCKAdhesión y “spreading”

celular

Integrinas

ECM

Factor de

Crecimiento

RGD

Membrana Celular

Page 14: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

14

• Señalización:Señalización:– ““Inside-outInside-out”:”:

• Cambios conformacionales del receptor activación.• GPIIb/IIIa (IIb3).

– Plaquetas en reposo expresan el receptor en superficie.» Requiere ser activado para interacción con fibrinógeno.» Ejm: Interacción colágeno (vWF) GPIb/IX/V

señalización activación GPIIb/IIIa.» Reposo: Dominio-I/3 bloquea región de unión del ligando en

IIb.» Activada: Exposición de región de unión de IIb y Dominio-I/3

asume conformación activa.– Otras señales:

» Trombina, ADP, TXA2 y norepinefrina. • Diferentes señales convergen hacia formación IP3 + DAG.• Otros ejemplos:

– Activación y extravasación de leucocitos y migración celular.

Integrinas

(Dzamba y cols, 2001 , Andrews, R. 1997-1999)

Page 15: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

15

GP Ib-IX-VvWF

ColágenoColágeno

12

ActivaciónActivaciónGPIIb-IIIaGPIIb-IIIa

Fibrinógeno

-S-S- -S-S-

MatrizEndotelial

Rearreglo citoesqueleto y

cambio de forma

3

Activación Sistema

de Señales(a)

5

ADP

Ca+2Canal Ca+2

P2X1

(a) PI-3K (p85)Raf-1 PKC

P60src p59lynP72syk PTP-1B

Activación Sistema

de Señales(b)

(b) p125fakP60src P72syk

Integrinas

(Andrews, R. 1997-19999)

Page 16: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

16

ADAM´s

Page 17: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

17

• A DisintegrinA Disintegrin AndAnd Metalloprotease Metalloprotease (ADAM´s)(ADAM´s)– Familia de genes que codifican para proteínas con

dominio MetaloproteasaMetaloproteasa y DesintegrinaDesintegrina • Superfamilia: Metaloproteasa metzincin dependiente de Zn+2.

– Subfamilia : Adamalisina/Reprolisina.

» ADAM´s y SVMP´s

– Primera descripción por Primakoff, 1987 y Blobel y cols, 1992.

• Fertilinas y , esperma de cerdo de guinea.• Primera proteína de superficie de membrana con dominio

desintegrina.

( Black y White, 1998; Schlöndorff, 1999; White y cols, 2001).

Desintegrinas-Metaloproteasa

Page 18: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

18

• A DisintegrinA Disintegrin AndAnd Metalloprotease Metalloprotease (ADAM´s)(ADAM´s)– Estructura:

• Proteínas de superficie de membrana.• Filogenéticamente conservadas.• Dominios de adhesión (Desintegrina) y proteólisis.

– Pueden contener dominios de fusión celular y señalización.

– Funciones:• Fertilización.• Neurogénesis.• Miogénesis.• Procesamiento de ectodominios

Desintegrinas-Metaloproteasa

(White y cols, 2001 Schlöndorff, 1999).

Page 19: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

19

Desintegrinas-Metaloproteasa

(White y cols, 2001).

Pro

Met

alop

rote

asa

Tip

o D

esi

nte

grin

a

Ric

o e

n

Cys

EG

F li

ke r

ep

ea

t

Tra

nsm

embr

ana

Col

a C

itopl

asm

a´tic

a

ADAM 1 – Fertilina

ADAM 2 - Fertilina

ADAM 17 - TACE

ADAM´s

ADAM-TS 1

Trombospondina

P-I

P-II

P-III

SVMP´s

RGD

RGD

RGD

RGD

RGD

Page 20: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

20

ADAM

ADAM 1, Fertilina , HP-30 ADAM 2, Fertilina , HP-30

ADAM 3ADAM 4ADAM 5ADAM 6ADAM 7

ADAM 8, CD 156ADAM 9, MDC9

ADAM 10ADAM 11

ADAM 12, Meltrina ADAM 19, Meltrina

ADAM 15 ADAM 17ADAMTS-I

Función/patología

Fusión óvulo-espermaFusión óvulo-espermaFusión óvulo-espermaFusión óvulo-espermaFusión óvulo-espermaFusión óvulo-espermaFusión óvulo-esperma

Infiltración PMNSeñalización

Degradación mielina, liberación TNF-Supresor tumoral

MiogénesisMiogénesis, metaloproteasa

Agregación plaquetaria, aterosclerosisLiberación TNF-

caquexia

Función/patología

Esperma y otrosEspermaEsperma

Esperma y otrosEsperma y otros

EspermaEpidídimo

PMNPulmones y otros

Hígado, bazo y otrosMamas y ovarios

Hueso y músculo fetalHueso y músculo fetalCélulas endoteliales

-------Corazón y riñones

(Yamamoto y cols, 1999)

Desintegrinas-Metaloproteasa

White y cols, 2001 refieren 33 desintegrinas diferentes

Page 21: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

21

Desintegrinas-Metaloproteasa

• Actividad Proteolítica:Actividad Proteolítica:– 18/31: posible actividad metaloproteasa

dependiente de Zn+2:

• Sitio catalítico HEXGHXXGXHD.• 6/18: Actividad proteolítica demostrada

experimentalmente:– ADAM´s 9, 10, 12, 13, 17 y 28.

» ADAM 10: Neurogénesis.» ADAM 12 y 13: osteogénesis y miogénesis.» ADAM 17: desprende TNF de la membrana.

(White y cols, 2001).

Page 22: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

22

Desintegrinas-Metaloproteasa

(White y cols, 2001).

Influencia del Dominio desintegrina sobre la actividad metaloproteasa

Desintegrina

Metaloproteasa

MigraciónCelular

Desintegrina

Metaloproteasa

InhibiciónCelular

Disparo señales que activa ó potencia

actividad metaloproteasa

ECM

ECMProteínas superficieintegrinas

Page 23: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

23

• Cómo Péptidos de Adhesión:Cómo Péptidos de Adhesión:– Depende de dominios desintegrina y ricos en

cisteína.– ADAM´s 2, 3, 9, 12, 15, 23.

Desintegrinas-Metaloproteasa

(White y cols, 2001).

• Como Péptidos de Fusión:Como Péptidos de Fusión:– 6/33: dependen de dominio rico en cisteína.– ADAM 1: fertilina : fertilización.– ADAM 12 y 9 : fusión de mioblastos.

– ADAM 12: formación de osteoclastos.

Page 24: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

24

• Como Activador de Señalización:Como Activador de Señalización:– Depende de domino intracelular.– 14/33 ADAM´s presentan dominio de unión de

SH3.• Interacción con moléculas señalizadoras ó

asociadas al citoesqueleto.

– ADAM´s 9, 12, 13, 15, y 17.

Desintegrinas-Metaloproteasa

(White y cols, 2001).

Page 25: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

25

Desintegrinas-Metaloproteasa

(White y cols, 2001).

ECM

IntegrinaIntegrina

ECM

SVMP´s

Integrina + ligando en matriz extracelular Integrina + ligando soluble

ADAM´s

Page 26: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

26

Desintegrinas

Page 27: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

27

• Familia de inhibidores de la agregación plaquetaria.

• Descritos inicialmente en el venenos de la serpiente. Trimeresurus gramineus (Huang, 1987).

• Capaces de interactuar con fibroblastos, osteoclastos y células de melanoma.

– Pueden presentar motivo RGD (Arg-Gly Asp).• Presente en la mitad de las ADAM´s y todas las SVMP´s.• Residuo (D) importante en unión con integrinas.• Localizado en la mitad de un “protruding loop” .• Pueden presentar dominio:

– RGD: Kistrina

– KGD: Echistatina (Echis carinatus).

– MGD: Bitistatina (Bitis arietans)

Desintegrinas

(Wolfsberg y cols, 1995, White y cols, 2001).

Page 28: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

28

• Dominio Desintegrina de las ADAM´s:– Conformación primaria de ADAM´s varía según

el tipo.• Depende del ligando (integrina o receptor).

– Diferentes ADAM´s pueden unirse a un mismo receptor.

– Responsable de las propiedades adhesivas de la molécula.

• Sólo un grupo de estas ADAM´s son funcionalmente adhesivas.

Desintegrinas

(Schlöndorff, 1999, White y cols, 2001).

Page 29: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

29

• Dominio Desintegrina de las ADAM´s:– Alta variabilidad en secuencia de los lazos.– Longitud entre 13 y 15 residuos.

• Mayoría son de 14 residuos.

– Residuos conservados:• Tres residuos de Cys están absolutamente

conservados.– Posiciones Cys1, Cys8, Cys14.– Funciones estructurales.

• También se encuentran absolutamente conservados:– Arg2, Asp9, Glu12.– Excepto ADAM´s 10 y 17

Desintegrinas

( White y cols, 2001).

Page 30: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

30

Desintegrinas

( White y cols, 2001).

Secuencias de residuos del lazo de Desintegrina

en ADAM´s

1 2 8 9 12 15

Page 31: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

31

• Dominio Desintegrina de las ADAM´s:– Posiciones 7 y 9 9 (flancos de Cys central)

• Carga negativa.• Importantes para función.

– Cambios en secuencia producen diferentes efectos en diferentes ADAM´s.

• Residuos centrales (5 9) son importantes para función.

• Secuencias fuera del lazo desintegrina influencias la función de la misma.

Desintegrinas

( White y cols, 2001).

Page 32: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

32

• Dominio Desintegrina de las ADAM´s:– Análisis génicos demuestran presencia de

numerosos exones.– Límites intrón - exón no coinciden con los límites

de los interdominios.– Pueden presentar “splicing” alternativo:

• Para formas secretadas o acopladas a membrana.• Para distintas formas de dominios específicos.

– Diferentes formas de dominio citoplasmático.

Desintegrinas

( White y cols, 2001).

Page 33: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

33

Metaloproteasa

Page 34: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

34

• Dominio Metaloproteasa de las ADAM´s– Importante en procesamiento “Shedding” de proteínas de

membrana.• Dominios extracelulares para:

– Citoquinas.– Factores de Crecimiento.– Proteínas de Adhesión.

• Ejemplo: TACE (TNF-Converting Enzyme) ADAM 17.– Liberación de TNF.– TACE Zn/ Zn

» Defecto en liberación del TNF » Defectos maduración epitelial de múltiples órganos.» Similares a efectos encontrados en EGFR-/- (Epidermal Growth-

Factor Receptor).» TNF uno de los ligandos de EGRF.

– TACE como responsable del procesamiento otros receptores.» L-Selectina y p75 TNFR.

Metaloproteasa

(Schlöndorff, 1999).

Page 35: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

35

• Dominio Metaloproteasa de las ADAM´s– La especificidad de la interacción con sustrato depende de:

• La secuencia primaria del sitio de hidrólisis en sustrato.• Secuencia desplegada de 8-10 aa cercana a sitio blanco y su

distancia al dominio transmembrana.– Proyecciones dentro del sitio catalítico.– Papel como reconocedoras de estructuras específicas en sustrato.

– Otros Dominios responsables:• Desintegrina y Rico en Cys.

– Interacción:» Directa sobre sitio de hidrólisis» Indirecta a través de otras proteínas diferentes a la blanco.

– Sustrato y proteasa expresados en la misma célula (cis)– Sustrato y proteasa expresados en diferentes células (trans)

Metaloproteasa

(Schlöndorff, 1999).

Page 36: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

36

• Dominio Metaloproteasa de las ADAM´s– Regulación del sitio catalítico:

• Depende de estímulo adecuado.– Mecanismos de acción todavía por se elucidados.– Propuesta de varios modelos.

» Activadores PKC, ionóforos de Ca+2, inhibidores de Tyr -P

• Remoción del Pro-dominio.– Procesamiento constitutivo en trans-golgi.

Metaloproteasa

(Schlöndorff, 1999).

Page 37: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

37

• Dominio Metaloproteasa de las ADAM´s– Regulación del sitio catalítico:

• Inhibición mediada:– Zn+2 sobre residuo de Cys.– Otras proteínas inhibidoras

» TIMP´s (Tissue Inhibitor of Metalloproteinase) sobre sitio catalítico de TACE.

• Dominio citoplasmático.– Regula actividad en la Proteasa.– Sustrato.

» TGF: Secuencia juxtamembrana extracelular» L-Selectina: Dominio citoplasmático

Metaloproteasa

(Black y White, 1998; Schlöndorff, 1999).

Page 38: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

38

Metaloproteasas de Venenos de Serpiente(SVMP´s)

Page 39: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

39

• SVMP´s (Snake Venom MetalloProtease´s).– Proteínas solublessolubles de venenos de serpiente.– Codifican para dominio metaloproteasa similar al de ADAM

´s.• Sólo algunos de los dominios metaloproteasa de ADAM´s son

activos. – ADAM´s 1,8,9 y 10 son catalíticas.– ADAM´s 2, 7 y 11 NO CATALÍTICAS, diferente secuencia del sitio

activo.

– SVMP´s poseen dominio unión Zn+2.• Dominios metaloproteasa de SVMP´s son activos• Dominio Metaloproteasa.• Secuencia consenso en su sitio activo HEXGHNLGXXHD

– H: unión del Zn+2

– G: Giro del lazo– E: (Glutámico): sitio catalítico.

(Wolfsberg y cols, 1995; Yamamoto y cols, 1999)

Desintegrinas-Metaloproteasa

Page 40: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

40

• SVMP´s:– Representadas por hemorraginas:

• Relacionadas con las ADAM´s o MDC de mamíferos.• Proteínas solubles y no ancladas a membrana.

– Clasificadas en:• P-I: Sólo contienen dominio metaloproteasa.• P-II: Dominio Metaloproteasa + Dominio tipo

Desintegrina.• P-III: Dominio Metaloproteasa + Dominio tipo

Desintegrina + Dominio rico en Cys.• P-IV: P-III + Dominio tipo Lectina en posición C-

Terminal.

Desintegrinas-Metaloproteasa

(McLane y cols, 1998, Gutiérrez, 2000)

Page 41: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

41

NH2- (a)(a) (b)(b) (c)(c) (d) -COOH

Pro-péptido

ExtremoN-Terminal

DominioDesintegrina RGDRGD

DominioRico en Cys

ExtremoC-Terminal

DominioMetaloproteasa

Desintegrinas-Metaloproteasa

(Huang, 1988, Andrews, 2000)

Page 42: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

42

Estructura de una Desintegrina Estructura de una Desintegrina (SVMP´s )(SVMP´s )

NH2- (a)(a) (b)(b) (c)(c) (d) -COOH

NH2- (a)(a) (b)(b) (c)(c) -COOH

NH2- (a)(a) (b)(b) -COOH

SVMP´s PIII

SVMP´s PII

SVMP´s PI

Desintegrinas-Metaloproteasa

(White y cols, 2001)

Page 43: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

43

• SVMP´s – Desintegrinas Monoméricas:– Primera desintegrina reportada: Tigramina

• Trimeresusrus gramineus (Huang, 1987).

– Más de 30 identificadas. – Originalmente definidas como proteínas:

PM (49-84 aa).• Dominio RGD/KGD

– Estructura de lazo mantenida por puente disulfuro.– Potente inhibidor plaquetario.– Pueden encontrarse secuencias TDE, EDE, RDE y otras.

– Originadas por procesamiento proteolítico de SVMP´s tipo P-II.

Desintegrinas-Metaloproteasa

(McLane y cols, 1998)

T: Thr (-OH); E: Glu (-(CH2)2COO-); D: Asp (-CH2COO-)

Page 44: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

44

• SVMP´s: – Desintegrinas Monoméricas:– Originalmente clasificadas en:

• Desintegrinas cortas:– (59-51 aa) y 8 Cys.– Echistatina (Echis carnatus), Eristostatina (Eristocophis

macmahoni) y Eristocophina.• Desintegrinas Medianas:

– Cerca de 70 aa y 12 Cys.– Albolabrina (Trimeresurus albolabris), Tigramina (T.gramineus),

Batroxostatina (Bothrops atrox).• Desintegrinas Largas:

– 84 aa y 14 Cys.– Bitistatina (Bitis arietans).

– Alto grado de homología en arreglo de Cys, excepto:– Cys extra en C-Terminal de desintegrinas cortas.– Puente disulfuro extra en bitistatina.

Desintegrinas-Metaloproteasa

(McLane y cols, 1998)

Page 45: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

45

• SVMP´s - Desintegrinas Monoméricas:– Secuencia RGD:

• Parte de un lazo de 13 residuos:– Proyecta– Estructura mantenida por puente disulfuro.– Dominio RGD en ápice del lazo entre dos hojas

plegadas.

• Conformación es vital para su actividad biológica.– Otros residuos en flancos pueden estar involucrados.

• Eristostatina IIb3.• Echistatina IIb3, v3, 51 (fibronectina).

Desintegrinas-Metaloproteasa

(McLane y cols, 1998)

Page 46: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

46

Desintegrinas-Metaloproteasa

(McLane y cols, 1998)

1 2 3 4 56 7 8 9-1011 12 13 14

Page 47: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

47

• SVMP´s - Desintegrinas Medianas:– Secuencia aminoacídica similar a desintegrinas cortas.

• Plegamiento difiere de desintegrinas cortas.– Comparten 7 residuos Cys conservados.

– Patrones de enlace de Cys-Cys difiere.

• Kistrina: fibrinógeno/IIb3 > fibronectina/IIb3• Flavoridina: IIb3, v3, 51.• Mambina (Dendroaspis viridis, D. jamesonii):

– Neurotoxina análoga tipo Desintegrina.

– Similar Kistrina en secuencia lazo RGD y habilidad para unirse a IIb3.

Desintegrinas-Metaloproteasa

(McLane y cols, 1998)

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48

• SVMP´s - Desintegrinas Largas:– Bitistatina:

• Mayor grado de homología dominio desintegrina con ADAM´s.

• Casi selectiva para IIb3.• Cys5 – Cys24 específico de bitistatina.• No inhibe adhesión de HUVEC (Human Umbilical Vein

Endoteliel Cells) a vitronectina (v3).– HUVEC adhiere a bitistatina inmovilizada.

» Propone extremo N-terminal.

• Estimula proliferación en células endoteliales aórticas de bovino.

Desintegrinas-Metaloproteasa

(McLane y cols, 1998)

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49

• SVMP´s - Desintegrinas Diméricas:– PM entre 13 – 15 kDa.– Subunidades heterodiméricas u homodiméricas.– Contortrostatina (Agkistrodon contortrix c):

• Dos dominios RGD.– Dímero: Bloquea 51.

– EMF10 (Eristocophis macmahoni):• Heterodimérica (PM 14,576 kDa).

– Subunidades EMF10A y EMF10B– Muestran homología con otras desintegrinas de venenos.

• Ligando para 41 (fibronectina) y 51.– Actividad inhibidora en ambas subunidades.

Desintegrinas-Metaloproteasa

(McLane y cols, 1998)

Page 50: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

50

S

S

NH2- (b)(b) (c)(c) (d) -COOHJararhagina

NH2- (c)(c) (d) -COOH

NH2- (c)(c) (d) -COOH

NH2- (c)(c) (d) -COOH

Jaracetina

Botrocetina de una Cadena

(Andrews, 2000,)

Desintegrinas-Metaloproteasa

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• SVMP´s - Significado en Trombosis:– Bitistatina (Shebuski, 1989):

• Inhibición dosis dependiente de agregación plaquetaria ex vivo.

– Integrelina (Tcheng 1995):• Modelada a partir de la barobuorina

– Péptido sintético antitrombotico en intervención coronaria selectiva.

– Triflavina (Sheu 1997):• Reduce adhesión plaquetaria al subendotelio de aorta de

rata.– Posible mecanismo a través de inhibición de activación y no

por inhibición de adhesión.

Desintegrinas-Metaloproteasa

(Mclane y cols, 1998)

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• SVMP´s - Significado en Cáncer:– Células cancerosas únicas en utilizar interacción

integrina-ligando para:• Evadir su destrucción.• Promover vascularización del tumor.• Crecimiento metastásico.

– Inhiben adhesión de células tumorales:• In vitro como in vivo.• Flavoridina (Sheu, 1994):

– Inhibe adhesión de células de hepatoma a fibronectina, colágeno, laminina y vitronectina.

• Células melanoma + Eristostatina, Bitistatina, Echistatina (Beviglia, 1995):

– Inhiben metástasis en pulmón en ratones experimentales.

Desintegrinas-Metaloproteasa

(Mclane y cols, 1998)

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53

• SVMP´s - Significado en Hemorragia:– Inhiben formación de tapón hemostático.

• Hidrólisis de membrana basal y matriz extracelular.– Dominio desintegrina fija la proteína a receptor.

– Dominio Metaloproteasa destruye proteínas de matriz.

» Inhibe adhesión de plaqueta HEMORRAGIA.

Desintegrinas-Metaloproteasa

(Mclane y cols, 1998)

Proteólisis Proteólisis (Metaloproteasa)(Metaloproteasa)

Colágeno y Laminina

(Lámina Basal)

InhibiciónInhibiciónPlaquetariaPlaquetaria

ReceptoresIntegrinaHemorragiaHemorragiaHemorragiaHemorragia

SINERGIASINERGIA

(Huang, 1988,)

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ADAM-TS

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• ADAM-TS:ADAM-TS:– Metaloproteasas que presentan motivos Trombospondina.

• ADAMTS -1 8• Asociada a inflamación aguda.

– Trombospondina:• Familia de glicoproteínas secretadas (TSP1-5)

– Presente en gránulos de plaquetas y matriz subendotelial » (TSP- 1): Abundantes en gránulos de plaquetas.» Importantes modulación de interacción célula – matriz.» Induce activación plaquetaria mediada por IIbIII a través de

interacción con (IAP).

ADAM-TS

(Tang y Hong, 1999, Tang, 2001)

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• ADAM-TS:ADAM-TS:– No presentan dominio transmembrana.

• Secretadas a la ECM

– ADAMTS-1: • Inducida por IL-1 in vitro.

– Producida por fagocitos c/mecanismo de inmunidad innata.– Induce expresión de moléculas de adhesión a célula

endotelial.

• Inducida por LPS in vivo.

– Motivos TSP importantes en incorporación de ADAMTS a la ECM.

(Tang y Hong, 1999)

ADAM-TS

Page 57: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

57

Muchas gracias Muchas gracias por su por su

amable atención.amable atención.

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Trombospondina

• Trombospondina Trombospondina “Proteína Sensitiva a Trombina”

– Familia de glicoproteínas secretadas (TSP1-5)• (TSP1 y 2): trímeros de 145 kDa cada cadena.• (TSP3 y 5): Pentámeros de aprox.100 kDa cada

cadena.

– Presente plaquetas y matriz subendotelial :• (TSP- 1): Abundantes en gránulos de plaquetas.• Importantes modulación de interacción célula –

matriz.– Factor quemotáctico en células de músculo liso, neutrófilos

y monocitos, fibroblastos.– Induce proliferación y “spreadinig”

• Liberada como respuesta a activación Liberada como respuesta a activación plaquetaria por trombina.plaquetaria por trombina.

(Bornstein, 2001; Parise y cols, 2001)

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• Expresada durante:– Desarrollo.– Crecimiento.– Respuesta a daño.– No abundante en tejido animal adulto.

• Abundante en tejido de recambio constante– Hueso.

– Delección del gen produce animales aparentemente normales.

• Observaciones detalladas muestran defectos tardíos.

Trombospondina

(Bornstein, 2001; Parise y cols, 2001)

Page 60: 1 Desintegrinas - Metaloproteasa Biol. Juan C. López J

60

• Receptores: IIbIII; v3; IAP (Integrin-Associated Protein); GPIV;

fibrinógeno y fibronectina unidos a integrina.– Interacción con superficie plaquetaria es Ca+2

dependiente.– Induce activación plaquetaria mediada por IIbIII a

través de interacción con (IAP).• (IAP): Dominio simple tipo inmunoglobulina extracelular,

región de cinco segmentos transmembrana y pequeña cola intracelular.

• (IAP) se encuentra acoplado con receptor de siete segmentos transmembrana acoplados a Gi.

Trombospondina

(Bornstein, 2001; Parise y cols, 2001)

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• Integrinas:– Subunidades y :

• Sitios de unión de cationes divalentes.• Indispensables para funcionamiento de la integrina.

– Subunidad :• Región N-Terminal implicada en unión de catión divalente y

ligando.

– Subunidad :• Siete regiones repetitivas N-Terminales

– 3 ó 4 simulan secuencia consenso Dominio EF-HAND– Responsable de la unión de cationes divalentes.– También implicada en unión a secuencia RGD

Dominio EF-HAND

(Banères y cols, 1998)

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• Integrinas:– Subunidad :

• Ligan 4 Ca+2 / molécula proteica.• La sub unidad posee dos dominios de unión, cada

uno capaz de unir dos Ca+2. • Estructura secundaria del dominio es independiente

del ión.

Dominio EF-HAND

(Banères y cols, 1998)