Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Beta defensina

Las beta-defensinas son una familia de defensinas de vertebrados . Son péptidos antimicrobianos implicados en la resistencia de las superficies epiteliales a la colonización mic...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

Las beta-defensinas son una familia de defensinas de vertebrados . Son péptidos antimicrobianos implicados en la resistencia de las superficies epiteliales a la colonización microbiana.

Las defensinas son péptidos microbicidas catiónicos de 2 a 6 kDa, activos contra muchas bacterias Gram negativas y Gram positivas, hongos y virus con envoltura, [ 1 ] que contienen tres pares de enlaces disulfuro intramoleculares. Según su tamaño y patrón de enlaces disulfuro, las defensinas de mamíferos se clasifican en categorías alfa , beta y theta . Todas las especies de mamíferos estudiadas hasta ahora poseen beta-defensinas. En las vacas, existen hasta 13 beta-defensinas en los neutrófilos. Sin embargo, en otras especies, las beta-defensinas son producidas con mayor frecuencia por células epiteliales que recubren diversos órganos (por ejemplo, la epidermis, el árbol bronquial y el tracto genitourinario).

Las beta-defensinas humanas, de conejo y de cobaya, así como la beta-defensina-2 humana (hBD2), inducen la activación y degranulación de los mastocitos, lo que resulta en la liberación de histamina y prostaglandina D2. [ 2 ]

Genes

Las β-defensinas codifican genes que influyen en la función del sistema inmunitario innato . [ 3 ] Estos genes son responsables de la producción de péptidos antimicrobianos presentes en glóbulos blancos como macrófagos , granulocitos y células NK ; las β-defensinas también se encuentran en células epiteliales . [ 4 ] Se han encontrado polimorfismos de un solo nucleótido ( SNP ) en los genes que codifican las β-defensinas. [ 5 ] La presencia de SNP es menor en las regiones codificantes que en las no codificantes. [ 5 ] La aparición de SNP en la región codificante probablemente afectará la resistencia a las infecciones mediante cambios en las secuencias de proteínas, lo que dará lugar a diferentes funciones biológicas. [ 5 ]

Iniciación

Receptores como los receptores tipo Toll (TLR) y los receptores tipo NOD (NLR) activan el sistema inmunitario mediante la unión de ligandos como lipopolisacáridos y peptidoglicano . [ 6 ] Los receptores tipo Toll se expresan en las células epiteliales intestinales [ 7 ] o en las células presentadoras de antígenos (APC), como las células dendríticas , los linfocitos B y los macrófagos . [ 6 ] Cuando los receptores se activan, se produce una reacción en cascada y se liberan sustancias como citocinas y péptidos antimicrobianos . [ 8 ] [ 6 ]

Función

Las β-defensinas son catiónicas y, por lo tanto, pueden interactuar con la membrana de los microbios invasores, que es negativa debido a los lipopolisacáridos (LPS) y el ácido lipoteicoico (LTA) que se encuentran en la membrana celular . [ 1 ] Los péptidos tienen mayor afinidad por el sitio de unión en comparación con los iones Ca2+ y Mg2+. [ 5 ] Por lo tanto, los péptidos intercambiarán su lugar con esos iones, afectando así la estabilidad de la membrana. [ 5 ] Los péptidos tienen un tamaño mayor en comparación con los iones que causan cambios en la estructura de la membrana. [ 5 ] Debido a los cambios en el potencial eléctrico , los péptidos pasarán a través de la membrana y, por lo tanto, se agregarán en dímeros . [ 9 ] Se creará un complejo de poro como resultado de la ruptura de los enlaces de hidrógeno entre los aminoácidos en el extremo terminal de las cadenas que conectan los monómeros de defensinas. [ 9 ] La formación del complejo de poro causará despolarización de la membrana y lisis celular . [ 5 ]

Las defensinas no solo tienen la capacidad de fortalecer el sistema inmunitario innato , sino que también pueden potenciar el sistema inmunitario adaptativo mediante la quimiotaxis de monocitos , linfocitos T , células dendríticas y mastocitos hacia el sitio de la infección. [ 5 ] Las defensinas también mejoran la capacidad de fagocitosis de los macrófagos . [ 5 ]

β-defensinas aviares

Las β-defensinas se clasifican en tres clases, y las β-defensinas aviares constituyen una de ellas. [ 3 ] Esta división se basa en la clasificación de Zhang, y tanto la longitud como la homología de los péptidos y la estructura genética son factores que influyen en la clasificación. [ 9 ]

Las β-defensinas aviares se dividen en heterófilos y no heterófilos. Los heterófilos aviares se pueden subdividir en dos subclases, según el número de residuos homólogos presentes en el genoma . [ 9 ]

Los heterófilos aviares carecen de mecanismos oxidativos protectores, como el superóxido y la mieloperoxidasa , lo que hace que los mecanismos no oxidativos, como los lisosomas y los péptidos catiónicos, sean aún más importantes. [ 9 ]

Evolución

Los genes de las β-defensinas se encuentran en todos los vertebrados, incluidos mamíferos, reptiles, aves y peces. [ 10 ] El hecho de que las alfa y theta defensinas estén ausentes en vertebrados más antiguos, como aves y peces, indica que las defensinas deben haber evolucionado a partir del mismo gen ancestral que codifica las β-defensinas. [ 11 ] De hecho, estas defensinas de esta superfamilia están relacionadas con las "grandes defensinas" que se encuentran en animales invertebrados, lo que indica orígenes aún más antiguos. [ 10 ]

En 2001, se pensó que las β-defensinas eran similares a la defensina ancestral a partir de una comparación de secuencias de β-defensinas, α-defensinas y defensinas de insectos . [ 12 ] Análisis estructurales posteriores han sugerido que las β-defensinas, α-defensinas, θ-defensinas y big defensinas comparten un origen evolutivo, pero son distintas de las defensinas que se encuentran en insectos, hongos y plantas. [ 13 ]

Además de otras defensinas antimicrobianas, existen proteínas similares a las defensinas que han desarrollado otras funciones. Entre ellas se incluyen toxinas presentes en serpientes (por ejemplo, la crotamina ), lagartos barbudos y ornitorrincos. [ 14 ]

Historia

La primera beta-defensina descubierta fue el péptido antimicrobiano traqueal, hallado en las vías respiratorias bovinas en 1991. [ 15 ] La primera beta-defensina humana, HBD1, fue descubierta en 1995, [ 2 ] seguida de la HBD2 en 1997. [ 16 ]

Proteínas humanas que contienen este dominio

DEFB1 ; DEFB103A ; DEFB105A ; DEFB105B ; DEFB106 ; DEFB108B ; DEFB109 ; DEFB110 ; DEFB111 ; DEFB114 ; DEFB130 ; DEFB136 ; DEFB4 ; SPAG11A ;

Véase también

Referencias

  1. 1 2 White SH, Wimley WC, Selsted ME (agosto de 1995). "Estructura, función e integración de membrana de las defensinas" . Curr. Opin. Struct. Biol . 5 (4): 521– 7. doi : 10.1016/0959-440X(95)80038-7 . PMID 8528769 . 
  2. ^ Bensch KW, Raida M, Mägert HJ, Schulz-Knappe P, Forssmann WG (julio de 1995). "hBD-1: una nueva beta-defensina de plasma humano" . FEBS Lett . 368 (2): 331– 5. Bibcode : 1995FEBSL.368..331B . doi : 10.1016/0014-5793(95)00687-5 . PMID 7628632 . S2CID 84766207 .  
  3. 1 2 Hellgren O, Sheldon BC (julio de 2011). "Protocolo específico de locus para nueve genes inmunes innatos diferentes (péptidos antimicrobianos: β-defensinas) en especies de aves paseriformes revela variación de codificación dentro de la especie y un caso de polimorfismos transespecíficos". Molecular Ecology Resources . 11 (4): 686– 692. Bibcode : 2011MolER..11..686H . doi : 10.1111/j.1755-0998.2011.02995.x . PMID 21676198 . S2CID 12499158 .  
  4. ↑ Ganz T (septiembre de 2003). "Defensinas: péptidos antimicrobianos de la inmunidad innata". Nat . Rev. Immunol . 3 (9): 710–20 . doi : 10.1038/nri1180 . PMID 12949495. S2CID 3360031 .  
  5. ^ van Dijk A , Veldhuizen EJ, Haagsman HP (julio de 2008 ) . "Defensinas aviares" . Veterinario. Inmunol. Inmunopatol . 124 ( 1– 2): 1– 18. doi : 10.1016/j.vetimm.2007.12.006 . PMC 7112556 . PMID 18313763 .  
  6. 1 2 3 Mogensen TH (abril de 2009). "Reconocimiento de patógenos y señalización inflamatoria en las defensas inmunitarias innatas" . Clin. Microbiol. Rev. 22 ( 2): 240– 73, Tabla de contenido. doi : 10.1128/CMR.00046-08 . PMC 2668232. PMID 19366914 .  
  7. ↑ Abreu MT (febrero de 2010). "Señalización del receptor tipo Toll en el epitelio intestinal: cómo el reconocimiento bacteriano moldea la función intestinal". Nat . Rev. Immunol . 10 (2): 131– 44. doi : 10.1038/nri2707 . PMID 20098461. S2CID 21789611 .  
  8. ^ Vora P, Youdim A, Thomas LS, Fukata M, Tesfay SY, Lukasek K, Michelsen KS, Wada A, Hirayama T, Arditi M, Abreu MT (noviembre de 2004). "La expresión de beta-defensina-2 está regulada por la señalización de TLR en las células epiteliales intestinales" . J. Inmunol . 173 (9): 5398– 405. doi : 10.4049/jimmunol.173.9.5398 . PMID 15494486 . 
  9. 1 2 3 4 5 Sugiarto H, Yu PL (octubre de 2004). "Péptidos antimicrobianos aviares: el papel de defensa de las beta-defensinas". Biochem. Biophys. Res. Commun . 323 (3): 721– 7. Bibcode : 2004BBRC..323..721S . doi : 10.1016/j.bbrc.2004.08.162 . PMID 15381059 . 
  10. 1 2 Zhu, Shunyi; Gao, Bin (enero de 2013). "Origen evolutivo de las β-defensinas" . Developmental & Comparative Immunology . 39 ( 1–2 ): 79–84 . doi : 10.1016/j.dci.2012.02.011 . ISSN 0145-305X . PMID 22369779 .  
  11. ↑ Semple CA, Rolfe M, Dorin JR (2003). "Duplicación y selección en la evolución de los genes de beta-defensina de primates" . Genome Biol . 4 (5) R31. doi : 10.1186/gb-2003-4-5-r31 . PMC 156587. PMID 12734011 .  
  12. ↑ Hoover DM, Chertov O, Lubkowski J (octubre de 2001). "La estructura de la beta-defensina-1 humana: nuevas perspectivas sobre las propiedades estructurales de las beta-defensinas" . J. Biol. Chem . 276 (42): 39021–6 . doi : 10.1074/jbc.M103830200 . PMID 11486002 . 
  13. ↑ Shafee, Thomas MA; Lay, Fung T.; Hulett, Mark D.; Anderson, Marilyn A. (2016-06-13). "Las defensinas consisten en dos superfamilias de proteínas independientes y convergentes" . Biología molecular y evolución . 33 (9): 2345– 2356. doi : 10.1093/molbev/msw106 . ISSN 0737-4038 . PMID 27297472 .  
  14. ↑ Whittington, CM; Papenfuss, AT; Bansal, P.; Torres, AM; Wong, ESW; Deakin, JE; Graves, T.; Alsop, A.; Schatzkamer, K.; Kremitzki, C.; Ponting, CP (2008-05-07). "Defensinas y la evolución convergente de los genes del veneno del ornitorrinco y los reptiles" . Genome Research . 18 (6): 986– 994. doi : 10.1101/gr.7149808 . ISSN 1088-9051 . PMC 2413166. PMID 18463304 .   
  15. ↑ Diamond, G.; Zasloff, M.; Eck, H.; Brasseur, M.; Maloy, W.; Bevins, C. (1991). "Péptido antimicrobiano traqueal, un nuevo péptido rico en cisteína de la mucosa traqueal de mamíferos: aislamiento del péptido y clonación de un ADNc" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 88 ( 9): 3952–3956 . doi : 10.1073/pnas.88.9.3952 . PMC 51571. PMID 2023943 .  
  16. ↑ Harder J, Siebert R, Zhang Y, Matthiesen P, Christophers E, Schlegelberger B, Schröder JM (diciembre de 1997). "Mapeo del gen que codifica la beta-defensina-2 humana (DEFB2) a la región cromosómica 8p22-p23.1". Genomics . 46 (3): 472–5 . doi : 10.1006/geno.1997.5074 . PMID 9441752 . 

Lecturas adicionales

  • Liu L, Zhao C, Heng HH, Ganz T (agosto de 1997). "Las beta-defensinas-1 y alfa-defensinas humanas están codificadas por genes adyacentes: dos familias de péptidos con diferente topología de enlaces disulfuro comparten un ancestro común". Genomics . 43 (3): 316–20 . doi : 10.1006/geno.1997.4801 . PMID 9268634 .