Nudo de cistina

Un nudo de cistina es un motivo estructural de proteínas que contiene tres puentes disulfuro (formados por pares de residuos de cisteína ). Las secciones de polipéptido que se encuentran entre dos de ellos forman un bucle a través del cual pasa un tercer enlace disulfuro, formando una subestructura similar a un rotaxano . El motivo del nudo de cistina estabiliza la estructura de las proteínas y se conserva en proteínas de diversas especies. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} Existen tres tipos de nudos de cistina, que difieren en la topología de los enlaces disulfuro: ^{[ 5 ]}

• Nudo de cistina del factor de crecimiento (GFCK)
• Nudo de cistina inhibidor (ICK), común en toxinas de arañas y caracoles.
• Nudo de cistina cíclico o ciclotido

El nudo de cistina del factor de crecimiento se observó por primera vez en la estructura del factor de crecimiento nervioso (NGF), resuelta por cristalografía de rayos X y publicada en 1991. ^{[ 6 ]} El GFCK está presente en cuatro superfamilias. Estas incluyen el factor de crecimiento nervioso, el factor de crecimiento transformante beta (TGF-β), el factor de crecimiento derivado de plaquetas y las hormonas glicoproteicas , incluida la gonadotropina coriónica humana . Estas están relacionadas estructuralmente debido a la presencia del motivo del nudo de cistina, pero difieren en la secuencia. ^{[ 7 ]} Todas las estructuras de GFCK que se han determinado son diméricas, pero sus modos de dimerización en diferentes clases son diferentes. ^{[ 8 ]} La subfamilia del factor de crecimiento endotelial vascular , categorizada como parte de la superfamilia del factor de crecimiento derivado de plaquetas, incluye proteínas que son factores angiogénicos . ^{[ 9 ]}

La presencia del motivo nudo de cistina cíclico (CCK) se descubrió al aislar ciclotidos de diversas familias de plantas. El motivo CCK presenta una estructura cíclica, una lámina beta de triple hebra y una conformación de nudo de cistina. ^{[ 10 ]}

El nudo de cistina inhibidor (ICK) es un motivo estructural con una lámina beta antiparalela de triple cadena unida por tres enlaces disulfuro, formando un núcleo anudado. Se encuentra frecuentemente en muchos péptidos venenosos , como los de caracoles, arañas y escorpiones. El péptido K-PVIIA, que contiene un ICK, puede experimentar una ciclación enzimática exitosa de su cadena principal . La conectividad de los enlaces disulfuro y el patrón de secuencia común del motivo ICK proporcionan la estabilidad de los péptidos que permiten la ciclación. ^{[ 11 ]}

La estabilidad y estructura del motivo del nudo de cistina implican posibles aplicaciones en el diseño de fármacos . Los enlaces disulfuro y los enlaces de hidrógeno entre las regiones de lámina beta hacen que la estructura sea altamente estable, y tiene un tamaño relativamente pequeño (alrededor de 30 aminoácidos). ^{[ 12 ]} Estas dos características la convierten en una biomolécula atractiva para su uso en la administración de fármacos, ya que exhibe estabilidad térmica, estabilidad química y resistencia proteolítica. Los estudios han demostrado que las proteínas del nudo de cistina pueden incubarse a temperaturas de 65  °C o colocarse en HCl 1 N /NaOH 1 N sin pérdida de integridad estructural y funcional. ^{[ 13 ]} Junto con una resistencia parcial a las proteasas, estas propiedades hacen de los péptidos del nudo de cistina plataformas atractivas para fármacos de administración oral. ^{[ 13 ]}