MATRIZ EXTRACELULAR Y UNIONES INTERCELULARES Dra. Carmen Aída Martínez

Matriz Extracelular (MEC) Colección de proteínas y carbohidratos producida por las células Tejido conectivo, intersticio Interesante en biotecnología por: Involucrada en proceso de enfermedad: arteroesclerosis, cáncer, artritis, lupus… Constituye un gran impedimento a la terapia génica Interacciones entre la matríz y receptores de la superficie celular influyen sobre el comportamiento celular y expresión génica. Crear matrices artificiales es parte de la ingeniería de tejidos.

MEC gel creado por y adherido a las células Fibras Estructurales Colágenos Elastina Matriz Hidratada Fluído Extracelular Proteoglicanos Moléculas Adhesivas Fibronectina Laminina

Células rodeadas por matriz extracelular

Colágeno Formado por fibrillas paralelas Alta propiedad elástica Muchos tipos (e.g. tipo I) Constituyente principal de los tendones

Estructura Triple hélice, a-cadenas ~1000 aminoácidos de largo Gli-X-Y Glicina –aa más pequeño X: Prolina Y: Hidroxiprolina OH-pro, OH-lis puente de H

Ensamblado de colágeno

Enlaces entre lisinas Las fibrillas de colágeno se estabilizan y refuerzan mediante enlaces cruzados entre lisinas Catalizado por la enzima lisil oxidasa (dependiente de Cu)

Síntesis de colágeno

Síntesis de colágeno

Fibroblastos rodeados de fibras de colágeno

Fibroblasto rodeado de fibrillas de colágeno

Elastina Proteína amorfa Menos elástica que el colágeno Constituyente principal de ligamentos Enlaces cruzados tropoelastina

Fibras elásticas de aorta de perro

MEC gel creado por y adherido a las células Fibras Estructurales Colágenos Elastina Matriz Hidratada Fluído Extracelular Proteoglicanos Moléculas Adhesivas Fibronectina Laminina

Fluído Extracelular (intersticial) Electrolito Plasma [mM] FluidoInterstitial [mM] Cationes   Sodio 142 145 Potasio 4 Calcio 5 Magnesio 2 Cationes Totales : 153 156 Aniones Cloruro 101 114 Bicarbonato 27 31 Fosfato Sulfato 1 Ácidos Orgánic os 6 7 Proteínas 16 Aniones Totales : Donde “vive” la célula Propiedades Casi isosmótico (isotónico) con el citoplasma Bajo en proteínas Bicarbonato (buffer) Iones principales: Na+ y Cl- Soluciones I.V. Salina: 0.9% NaCl Ringer-Lactato (Hartmann’s) provee sodio, calcio, cloruro y bicarbonato

Proteoglicanos Complejo de “proteínas núcleo” y glucosaminoglicanos GAGs lineales, disacáridos repetidos con grupos amino Algunos sulfatados Siempre negativos Son hidrofílicos y forman una matriz hidratada

Glucosaminoglicanos (GAGs)

Proteoglicanos: proteína núcleo y GAGs

Proteoglicanos Funciones Reducen conductividad hidráulica Resisten compresión Unen cationes Unen factores de crecimiento

Hialurano

Estructura del Agrecano

Lámina Basal Capa delgada de matriz extracelular especializada que cubre algunas células

Lámina Basal Funciones Contiene Soporte estructural Barrera Regulación fenotípica Contiene Proteoglicanos Colágeno Tipo IV Fibronectina Laminina

Modelo de la lámina basal

MEC gel creado por y adherido a las células Fibras Estructurales Colágenos Elastina Matriz Hidratada Fluído Extracelular Proteoglicanos Moléculas Adhesivas Fibronectina Laminina

Fibronectina Fibronectina(s) une las células a matriz, y guían el movimiento celular Poseen sitios de unión para receptores de superficie celulares y para componentes de la matríz Heparina (GAG y anticoagulante) Fibrina (proteína de coagulación) Colágeno

Fibronectina Presente en casi todos los tejidos, incluso sangre, ayuda a la agregación plaquetaria para formar el coágulo

Laminina Otra proteína que conecta las células con componentes de la matriz Casi exclusiva de la lámina basal Sitios de unión para Receptores de superficie celular Heparina and heparan sulfato Colágeno Tipo IV Entactina

Receptores de adhesión Receptores para proteínas o carbohidrates que tienen principalmente un papel estructural mas que de señalización Célula-substrato Célula-célula

Proteínas de adherencia Familia Ligandos reconocidos Uniones celulares estables Selectinas Carbohidratos No Integrinas Matriz extracelular Miembros de la superfamilia Ig Adhesiones focales y hemidesmosomas Superfamilia de Ig (ICAMs) Interacciones homofílicas (N-CAMs) Cadherinas Interacciones homofílicas (E-cadherinas) Uniones adherentes y desmosomas

Integrinas Proteínas diméricas: subunidades α y β Las dos subunidades determinan el ligando específico al que se unen (e.g. α5β1 se une a fibronectina) Los ligandos tienen frecuentemente la secuencia RGD (arginina-glicina-aspartato)

Adhesiones o Contactos Focales Conección entre el citoesqueleto y MEC “exoesqueleto” celular. Integrinas se unen a filamentos del citoesqueleto mediante sus dominios citoplásmicos

Adhesiones o Contactos Focales La agrupación de integrinas sirve como señal y tiene una papel en la adhesión. La mayoría de células no crecerían si no están adheridas. Células cancerígenas pierden esta restricción.

Hemidesmosomas Integrinas pueden estar unidas a la red de filamentos intermedios del citoesqueleto Estas agrupacíones de integrinas se llaman hemidesmosomas.

Otros receptores de adhesión célula-célula Moléculas de Adhesión celular (CAM) Asociación Homofílica N-CAM = molécula de adhesión de células neuronales Cadherinas Dependiente de Calco Lectinas Se une a los oligosacáridos de las glucoproteínas Integrins Can bind cells to cells, as well as to the matrix

Lectinas, integrinas y reconocimiento de leucocitos Durante la inflamación, las células endoteliales cercanas expresan selectinas cuyos ligandos son oligosacáridos de las glucoproteínas de los leucocitos Se unen y separan rápidamente, haciendo que la célula ruede

Lectinas, integrinas y reconocimiento de leucocitos La célula desacelera, permitiendo a las integrinas formar una unión más firme La célula migra por el endotelio El leucocito llega al sitio de inflamación

Uniones entre Cadherinas Unión Adherente Cadherinas median unión entre filamentos de actina de una célula y la otra e.g. Corazón Desmosomas Cadherinas median unión entre filamentos intermedios de una célula y la otra e.g. piel

Unión Adherente Formada entre cadherinas Unidas a filamentos de actina (actina F) Proteínas adaptadoras: cateninas a y b, p120 Llamada zonula adherens

Unión Adherente Forman bandas o cinturones entre las células Epitelio y músculo cardiaco

Desmosoma Formada entre cadherinas (desmogleínas y desmocolinas) Unidas a filamentos de intermedios (queratina, vimentina) Proteínas adaptadoras: desmoplaquina Llamada macula adherens

Uniones entre Cadherinas

Desmosomas y hemidesmosomas unidos a filamentos intermedios

Uniones herméticas u ocluyentes Formadas por las proteínas Ocludina y Claudina, Entre células epiteliales vecinas forman puntos de contacto Barrera contínua Sella célula Barrera hematoencefálica

Unión ocluyente o hermética

Uniones herméticas Unión estrecha, impermeabilizante

Uniones Comunicantes De abertura comunicante, de hendidura, de abertura, GAP 6 Conexina conexón Sitios de comunicación entre citoplasmas de células adyacentes Son abundantes en tejido cardiaco y nervioso

Conexón formado por 6 subunidades de conexina

Uniones comunicantes

Uniones tipo Gap

Resumen de uniones intercelulares

Resumen de uniones y mecanismos de adhesión