Calponina 1

La calponina 1 es una proteína básica del músculo liso que en los humanos está codificada por el gen CNN1 . ^{[ 5 ]}

El gen CNN1 se encuentra en 19p13.2-p13.1 en el genoma cromosómico humano y contiene 7 exones , que codifican la proteína calponina 1, una proteína reguladora asociada a filamentos de actina . ^{[ 6 ]} La calponina 1 humana es una proteína de 33,2 kDa que consta de 297 aminoácidos con un punto isoeléctrico de 9,1, ^{[ 7 ]} por lo que la calponina 1 también se conoce como calponina básica.

Tres genes homólogos, Cnn1 , Cnn2 y Cnn3 , han evolucionado en vertebrados , codificando tres isoformas de calponina : calponina 1, ^{[ 7 ] [ 8 ]} calponina 2 , ^{[ 9 ]} calponina 3 , ^{[ 10 ]} respectivamente. La alineación de secuencias de proteínas muestra que la calponina 1 está altamente conservada en mamíferos pero más divergente entre vertebrados inferiores.

La expresión de CNN1 es específica de las células musculares lisas maduras diferenciadas, lo que sugiere una función en las funciones contráctiles . La calponina 1 se regula positivamente en los tejidos musculares lisos durante el desarrollo posnatal ^{[ 11 ]} , con un contenido mayor en el músculo liso fásico del tracto digestivo ^{[ 12 ]} .

La mayoría de los estudios sobre la relación estructura-función de la calponina se realizaron con experimentos que utilizaron calponina 1 de pollo. La estructura primaria de la calponina consta de un dominio de homología de calponina (CH) N-terminal conservado , una región media conservada que contiene dos sitios de unión a la actina y una región variable C-terminal que contribuye a las diferencias entre las tres isoformas.

Numerosos datos experimentales in vitro indican que la calponina 1 funciona como un regulador inhibidor de la contractilidad del músculo liso mediante la inhibición de las interacciones actomiosina . ^{[ 6 ] [ 25 ] [ 26 ]} En esta regulación, la unión de Ca ²⁺ -calmodulina y la fosforilación de PKC disocian la calponina 1 del filamento de actina y facilitan la contracción del músculo liso. ^{[ 27 ]}

Los datos in vivo también respaldan el papel de la calponina 1 como regulador de la contractilidad del músculo liso. Mientras que el músculo liso aórtico de ratas Wistar Kyoto adultas , que carecen naturalmente de calponina 1, es completamente contráctil, tiene una sensibilidad reducida a la activación de la norepinefrina . ^{[ 28 ] [ 29 ]} La proteólisis de la calponina 1 por la metaloproteinasa de matriz-2 resultó en hipocontractilidad vascular a la fenilefrina . ^{[ 30 ]} El músculo liso del conducto deferente de ratones knockout de calponina 1 mostró una velocidad máxima de acortamiento más rápida. ^{[ 31 ]} Los ratones knockout de calponina 1 exhibieron una respuesta MAP atenuada a la administración de fenilefrina. ^{[ 32 ]}

Hay una gran colección de evidencias in vitro que demuestran la regulación de la fosforilación de la calponina. Los sitios de fosforilación primarios son Ser175 y Thr184 en el segundo sitio de unión a la actina (Fig. 2). Los datos experimentales mostraron que Ser175 y Thr184 en la calponina 1 son fosforilados por PKC in vitro. ^{[ 27 ]} Se encontró una asociación directa entre la calponina 1 y PKCα ^{[ 33 ]} y PKCε . ^{[ 15 ]} También se encontró que la quinasa dependiente de calmodulina II y la Rho-quinasa fosforilan la calponina en Ser175 y Thr184 in vitro. ^{[ 34 ] [ 35 ]} De estos dos residuos, el sitio principal de fosforilación reguladora por la quinasa dependiente de calmodulina II y la Rho-quinasa es Ser175. La desfosforilación de la calponina es catalizada por la proteína fosfatasa de tipo 2B ^{[ 36 ] [ 37 ].}

La calponina no fosforilada se une a la actina e inhibe la MgATPasa de la actomiosina. La fosforilación de Ser175 altera la conformación molecular de la calponina y la disocia de la actina F. ^{[ 38 ]} La consecuencia es la liberación de la inhibición de la MgATPasa de la actomiosina y el aumento de la producción de fuerza. ^{[ 18 ] [ 39 ] [ 40 ]}

A pesar de la abrumadora evidencia de la regulación de la fosforilación de la calponina obtenida de estudios in vitro, la calponina fosforilada no es fácilmente detectable in vivo o en células vivas en condiciones fisiológicas. ^{[ 41 ] [ 42 ]} Basándose en la observación de que la fosforilación de la calponina 1 por la PKC debilita la afinidad de unión a los filamentos de actina, ^{[ 38 ]} la calponina fosforilada puede no ser estable en el citoesqueleto de actina y, por lo tanto, degradarse en la célula.