CSRP3

La proteína 3 rica en cisteína y glicina, también conocida como proteína LIM cardíaca (CLP) o proteína LIM muscular (MLP), es una proteína que en humanos está codificada por el gen CSRP3 . ^{[ 5 ]}

CSRP3 es una proteína pequeña de 194 aminoácidos, que se expresa específicamente en el músculo esquelético y cardíaco . ^{[ 6 ] [ 7 ]} En roedores, también se ha encontrado que CSRP3 se expresa en neuronas . ^{[ 8 ]}

El gen CSRP3 fue descubierto en ratas en 1994. ^{[ 5 ]} En humanos, se localizó en el cromosoma 11p 15.1, ^{[ 9 ] [ 10 ]} donde abarca una región genómica de 20 kb, organizada en 6 exones . El transcrito completo tiene 0,8 kb, ^{[ 9 ] [ 11 ]} mientras que una variante de empalme, originada por el empalme alternativo de los exones 3 y 4, fue identificada recientemente y denominada MLP-b. ^{[ 12 ]}

MLP contiene dos dominios LIM (LIM1 y LIM2), cada uno rodeado por regiones ricas en glicina, y separados por más de 50 residuos. ^{[ 13 ]} Los dominios LIM ofrecen una notable capacidad para las interacciones proteína-proteína . ^{[ 14 ]} Además, MLP lleva una señal de localización nuclear en las posiciones de aminoácidos 64-69. ^{[ 15 ]} MLP puede ser acetilada/desacetilada en el residuo de lisina de la posición 69 (K69), por la acetiltransferasa (PCAF) y la histona desacetilasa 4 ( HDAC4 ), respectivamente. ^{[ 16 ]} En los miocitos , MLP tiene la capacidad de oligomerizarse , formando dímeros, trímeros y tetrámeros, un atributo que impacta sus interacciones, localización y función. ^{[ 17 ]}

Se ha identificado que MLP se une a una lista cada vez mayor de proteínas, exhibiendo una localización subcelular variable y diversas propiedades funcionales. En particular, MLP interactúa con proteínas en:

1. Línea Z , incluyendo teletonina (T-cap), alfa- actinina ( ACTN ), cofilina -2 ( CFL2 ), calcineurina , HDAC4 , MLP-b, así como a la propia MLP; ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 16 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}
2. costámeros , donde se une a la zixina , la quinasa ligada a la integrina ( ILK ) y la beta1- espectrina ; ^{[ 18 ] [ 22 ] [ 23 ]}
3. discos intercalares , donde se asocia con la proteína de anclaje relacionada con la nebulina ( NRAP ); ^{[ 24 ]}
4. núcleo , donde se une a los factores de transcripción MyoD , miogenina y MRF4 . ^{[ 25 ]}

También se ha observado la localización de MLP en la línea M y en la membrana plasmática ; sin embargo, las asociaciones proteicas que median esta distribución subcelular son actualmente desconocidas. ^{[ 17 ] [ 26 ]} Estos diversos patrones de localización y socios de unión de MLP sugieren una multitud de funciones relacionadas tanto con el citoesqueleto del miocito estriado como con el núcleo. ^{[ 27 ]} La función de MLP en cada uno de estos dos compartimentos celulares parece ser dinámica, y los estudios demuestran el transporte nucleocitoplasmático, impulsado por su señal de localización nuclear, a lo largo del tiempo y bajo diferentes condiciones. ^{[ 27 ]}

En el núcleo, MLP actúa como un regulador positivo de la miogénesis y promueve la diferenciación miogénica. ^{[ 5 ]} La sobreexpresión de MLP mejora la diferenciación de miotubos, un efecto atribuido a la asociación directa de MLP con factores de transcripción específicos del músculo como MyoD, miogenina y MRF4 y, en consecuencia, al control transcripcional de genes fundamentales específicos del músculo. ^{[ 5 ] [ 12 ] [ 25 ]} En el citoplasma, MLP es una proteína de andamiaje importante , implicada en varios complejos macromoleculares del citoesqueleto, en la línea Z sarcomérica, los costámeros y los microfilamentos . ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 16 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} En la línea Z, MLP interactúa con diferentes componentes de la línea Z ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 16 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 28 ] [ 29 ] y actúa como una proteína andamio que promueve el ensamblaje de complejos macromoleculares a lo largo de los sarcómeros y el citoesqueleto} basado ^en actina [ ^{11 ] [ 22 ] [ 24 ] [ 30 ] [ 31 ] Además} , dado que la línea Z actúa como un sensor de estiramiento, ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]} se cree que MLP está involucrada en procesos de mecano-señalización. De hecho, los cardiomiocitos de ratones transgénicos o knockout de MLP exhiben respuestas de estiramiento intrínsecas defectuosas, debido a la pérdida selectiva de la detección pasiva del estiramiento. ^{[ 11 ] [ 26 ]} En los costámeros , otra región implicada en la transmisión de fuerza, se cree que MLP contribuye a la mecanosensación a través de sus interacciones con la espectrina β1 y la zixina . Sin embargo, el papel preciso de MLP en los costámeros aún no se ha investigado exhaustivamente.

En los microfilamentos, la MLP está implicada en la remodelación de la actina (o dinámica de la actina) a través de su interacción con la cofilina -2 ( CFL2 ). La unión de la MLP a la CFL2 potencia la despolimerización de la actina F dependiente de la CFL2, ^{[ 19 ]} y un estudio reciente demuestra que la MLP puede actuar directamente sobre la dinámica del citoesqueleto de actina mediante una unión directa que estabiliza y entrecruza los filamentos de actina en haces. ^{[ 36 ]}

Además, la MLP está indirectamente relacionada con la homeostasis del calcio y el metabolismo energético. Específicamente, la acetilación de la MLP aumenta la sensibilidad al calcio de los miofilamentos y regula la contractilidad , ^{[ 16 ]} mientras que la ausencia de MLP causa alteraciones en la señalización del calcio (manejo intracelular del calcio) con defectos en el acoplamiento excitación-contracción . ^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]} Además, la falta de MLP conduce a la pérdida local de mitocondrias y deficiencia energética. ^{[ 40 ]}

En roedores, la MLP se expresa transitoriamente en las células amacrinas de la retina durante el desarrollo posnatal. ^{[ 41 ]} En el sistema nervioso adulto se expresa tras una lesión axonal, ^{[ 42 ]} donde desempeña un papel importante durante los procesos regenerativos, funcionando como un entrecruzador de actina, facilitando así la formación de filopodios y aumentando la motilidad del cono de crecimiento. ^{[ 8 ]}

MLP está directamente asociado con enfermedades del músculo estriado. ^{[ 43 ]} Se han detectado mutaciones en el gen CSRP3 en pacientes con miocardiopatía dilatada (MCD) [por ejemplo, G72R y K69R] y miocardiopatía hipertrófica (MCH) [por ejemplo, L44P, S46R, S54R/E55G, C58G, R64C, Y66C, Q91L, K42/fs165], mientras que la mutación de MLP más frecuente, W4R, se ha encontrado en ambas poblaciones de pacientes. ^{[ 11 ] [ 15 ] [ 26 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]} Se han realizado estudios bioquímicos y funcionales para algunas de estas proteínas mutantes, y revelan patrones de localización e interacción aberrantes, lo que lleva a funciones moleculares y celulares ^{deterioradas .} Por ejemplo, la mutación W4R elimina la interacción MLP/T-cap, lo que lleva a una localización incorrecta de T-cap, inestabilidad de la línea Z y graves defectos estructurales sarcoméricos. ^{[ 11 ]} La mutación C58G causa una estabilidad reducida de la proteína debido a una degradación proteasómica dependiente de ubiquitina mejorada ^{[ 44 ]} mientras que la mutación K69L, que se encuentra dentro de la señal de localización nuclear predicha de MLP, elimina la interacción MLP/α-actinina y causa una distribución subcelular alterada de la proteína mutante, mostrando una localización perinuclear predominante. ^{[ 47 ]} También se han descrito alteraciones en los niveles de expresión de la proteína MLP, su oligomerización o empalme en enfermedades del músculo cardíaco y esquelético humano: tanto los niveles de proteína MLP como la oligomerización están regulados a la baja en la insuficiencia cardíaca humana , ^{[ 17 ] [ 20 ]} mientras que los niveles de MLP se modifican significativamente en diferentes miopatías esqueléticas , incluyendo la distrofia muscular facioescapulohumeral , la miopatía nemalínica y la distrofia muscular de cinturas tipo 2B. ^{[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]} Además, se han detectado cambios significativos en los niveles de expresión de la proteína MLP-b, así como desregulación de la relación MLP:MLP-b en pacientes con distrofia muscular de cinturas tipo 2A, distrofia muscular de Duchenne y dermatomiositis . ^{[ 12 ]}

Los modelos animales están proporcionando información sobre la función de MLP en el músculo estriado. La ablación de Mlp (MLP-/-) en ratones afecta a todos los músculos estriados, aunque el fenotipo cardíaco es más severo, lo que lleva a alteraciones en la presión y el volumen cardíacos, contractilidad aberrante , desarrollo de cardiomiopatía dilatada con hipertrofia e insuficiencia cardíaca progresiva. ^{[ 31 ] [ 37 ] [ 51 ]} A nivel histológico hay una alteración dramática de la citoarquitectura de los cardiomiocitos en múltiples niveles y fibrosis pronunciada . ^{[ 24 ] [ 31 ] [ 39 ] [ 52 ]} Otros cambios celulares incluyeron alteraciones en el manejo del calcio intracelular, pérdida local de mitocondrias y deficiencia de energía. ^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]} El cruce de ratones MLP-/- con ratones fosfolambano (PLN) -/-, o receptor β2-adrenérgico (β2-AR) -/-, o receptor de angiotensina II tipo 1a (AT1a) -/-, o inhibidor de la cinasa 1 del receptor β-adrenérgico ( bARK1 ) -/-, así como la sobreexpresión de calcineurina, rescató su función cardíaca, a través de una serie de mecanismos moleculares solo parcialmente comprendidos. ^{[ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]} Por el contrario, el cruce de ratones MLP-/- con ratones receptor β1-adrenérgico (β1-AR) -/- fue letal, mientras que el cruce de ratones MLP-/- con ratones calcineurina -/-, aumentó la fibrosis y la cardiomiopatía . ^{[ 53 ] [ 54 ]} Un modelo de ratón knock-in que albergaba la mutación humana MLP-W4R desarrolló miocardiopatía hipertrófica e insuficiencia cardíaca, mientras que el análisis ultraestructural de su tejido cardíaco reveló desorganización miocárdica y fibrosis significativa, aumento de la localización nuclear de MLP concomitantemente con una distribución reducida de la línea Z sarcomérica. ^{[ 26 ]} Las alteraciones en el transporte nucleocitoplasmático de MLP, que posiblemente están moduladas por cambios en su estado de oligomerización, también se han implicado en la hipertrofia y la insuficiencia cardíaca, independientemente de las mutaciones. ^{[ 17 ] [ 27 ]} Estudios en DrosophilaSe reveló que la ablación genética de Mlp84B, el homólogo de MLP en Drosophila, se asoció con letalidad pupal y función muscular deteriorada. ^{[ 28 ]} Estudios mecánicos de músculos de vuelo Mlp84B-nulos indican que la pérdida de Mlp84B resulta en una disminución de la rigidez muscular y la generación de potencia. ^{[ 58 ]} La ablación cardíaca específica de Mlp84B causó una disminución de la esperanza de vida, deterioro de la función diastólica y alteraciones en el ritmo cardíaco. ^{[ 59 ]} En general, estos modelos animales han proporcionado evidencia crítica sobre la importancia funcional de MLP en la fisiología y fisiopatología del músculo estriado.

• Entrada de GeneReviews/NIH/NCBI/UW sobre la descripción general de la miocardiopatía hipertrófica familiar.
• Localización del genoma humano CSRP3 y página con detalles del gen CSRP3 en el navegador genómico de UCSC .
• Ubicación del genoma humano LMO4 y página con detalles del gen LMO4 en el navegador genómico de UCSC .
• Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : P50461 (proteína 3 rica en cisteína y glicina) en el PDBe-KB .