Articulo de referencia

Citocromo b-245, polipéptido alfa

La cadena ligera del citocromo b-245 es una proteína que en los humanos está codificada por el gen CYBA , implicado en la producción de superóxido y la fagocitosis . [ 5 ] El ci...

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La cadena ligera del citocromo b-245 es una proteína que en los humanos está codificada por el gen CYBA , implicado en la producción de superóxido y la fagocitosis . [ 5 ]

El citocromo b-245 está compuesto por una cadena ligera (alfa) y una cadena pesada (beta). Este gen codifica la subunidad ligera alfa, que se ha propuesto como un componente principal del sistema de oxidasa microbicida de los fagocitos. Las mutaciones en este gen se asocian con la enfermedad granulomatosa crónica (EGC) autosómica recesiva, que se caracteriza por la incapacidad de los fagocitos activados para generar superóxido, esencial para la actividad microbicida de estas células. [ 6 ]

Descubrimiento

La proteína p22phox (phox por oxidasa fagocítica) se identificó por primera vez en 1987 durante la purificación del citocromo b-245mv de neutrófilos humanos. [ 7 ] Unos años antes, este citocromo b de bajo potencial, también llamado citocromo b558 (cytb) debido a sus propiedades espectrales, se demostró como el componente principal del complejo microbicida de la oxidasa de nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH) en los fagocitos. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Cytb, el elemento redox del complejo de la oxidasa de NADPH , es un heterodímero de membrana compuesto por dos subunidades: p22phox (también llamada subunidad alfa o pequeña o cadena ligera del cytb) y gp91phox (renombrada NOX2 en la década de 2000) o la cadena beta o pesada o subunidad grande. Mediante el cribado de una biblioteca de ADNc construida a partir de células de leucemia promielocítica humana, Parkos et al. aislaron un ADNc correspondiente a la cadena ligera de citocromo b. [ 11 ] La importancia del papel de p22phox se evidenció con el descubrimiento de una enfermedad granulomatosa crónica autosómica recesiva causada por mutaciones en CYBA y que conduce a la ausencia de expresión de citocromo b en los fagocitos. [ 5 ]

Gene

El gen humano CYBA (número OMIM 233690) que codifica la proteína p22phox se encuentra en el brazo largo del cromosoma 16 en la posición 24 (16q24: 88,643,288 a 88,651,084, OMIM 608508), contiene 6 exones, 5 intrones y abarca 8,5 kb (Fig. 1). Una actualización de la región promotora de CYBA contiene cajas TATA, CCAC, Sp1, β-interferón y sitios del factor nuclear B. [ 12 ] El cDNA de p22phox también se clonó en células de músculo liso vascular (VSMC) de rata y mostró que el gen de rata era homólogo tanto a los genes humanos como a los de ratón. [ 13 ] El ARNm humano de P22phox es de 0,8 kb y tiene una expresión constitutiva en una variedad de tipos celulares. La expresión de P22phox no está relacionada con la expresión del transcrito NOX2, lo que sugiere que ambas subunidades tienen un proceso de transcripción independiente. [ 14 ] [ 15 ]

Estructura y función de las proteínas

P22phox es una proteína transmembrana que contiene 195 aminoácidos y que tiene una masa molecular de 22,0 kDa. Se asocia con NOX2 y con NOX1, NOX3 y NOX4 en un complejo 1:1 y tiene una expresión ubicua. El papel fisiológico principal de p22phox es contribuir a la maduración y estabilización del heterodímero que forma con las enzimas NOX (NOX1–4) para producir especies reactivas de oxígeno (ROS). La asociación de NOX con p22phox en el retículo endoplasmático tardío parece ser un requisito previo para la localización del heterodímero en compartimentos de membrana específicos como vesículas perinucleares para NOX4 y membranas plasmáticas en el caso de NOX1, 2 y 3. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] Se ha resaltado la importancia de algunas secuencias de p22phox para su interacción con NOX. [ 20 ] El perfil hidropático de p22phox deducido de la secuencia genética es compatible con al menos dos (posiblemente tres o cuatro) pasos transmembrana. [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] Sin embargo, los modelos más probables son los de dos o cuatro pasos transmembrana porque son compatibles con una ubicación citosólica tanto de la cola N-terminal como de la C-terminal de p22phox. Una región rica en poliprolina (PRR) (secuencia K149 a E162) en el extremo C-terminal de p22phox contiene un motivo consenso PxxP que interactúa con los dominios SH3 (homología SRC 3) de p47phox durante el ensamblaje de la NADPH oxidasa en los fagocitos. [ 23 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] Esta secuencia rica en PRR también interactúa con los homólogos del organizador citosólico NOXO1 a p47phox expresados ​​en células no fagocíticas, durante la activación de las NADPH oxidasas (NOX1, NOX2 y NOX3), excepto NOX4, que se expresa constitutivamente. [ 31 ] [ 32 ] La fosforilación de Thr147 cerca de la región PRR de p22phox aumenta la actividad de la NADPH oxidasa al promover la unión de p47phox en los fagocitos. [ 33 ] Las ROS generadas por NOX2-p22phox (o cytb) en los fagocitos son microbicidas y pueden matar microorganismos durante las infecciones. P22phox asociado con NOX2 también se encuentra en el cerebro y especialmente en la microglía. La producción anárquica de ROS por estas células está involucrada en el proceso patológico de las enfermedades degenerativas. [ 34 ][ 35 ] P22phox puede asociarse con NOX1, NOX3 y NOX4 en varias células y tejidos, pero el nivel de producción de ROS es mucho menor que el producido en los fagocitos por cytb. En este caso, las ROS se consideran mensajeros de señalización en lugar de productos tóxicos. La generación excesiva de ROS por las enzimas NOX se ha relacionado con una variedad de enfermedades, incluidas enfermedades cardiovasculares como la aterosclerosis y la hipertensión, diabetes, enfermedades neurodegenerativas y lesión por isquemia/reperfusión. [ 34 ] NOX1, NOX2 y NOX4, que requieren p22phox para ser funcionales, son importantes contribuyentes de ROS en los tejidos y especialmente en las células vasculares. Por lo tanto, la variabilidad de la producción de ROS por las NOX podría influir en el riesgo de tales enfermedades, aunque el aumento del estrés oxidativo por la sobreexpresión de p22phox no se ha caracterizado funcionalmente ni se ha atribuido a un miembro particular de la familia NOX.

Relevancia clínica de las mutaciones

Las mutaciones en CYBA o CYBB, que codifican p22phox o NOX2, respectivamente, conducen a la enfermedad granulomatosa crónica debido a la ausencia de cytb en ambos casos. [ 14 ] Esto significa que la síntesis de ambas subunidades es esencial para la maduración de cytb. [ 36 ] La CGD es un trastorno hereditario raro en el que las células fagocíticas son incapaces de matar patógenos durante una infección. Los pacientes sufren infecciones graves y recurrentes en la primera infancia. Actualmente, el tratamiento principal es la profilaxis con antibióticos y antifúngicos. El trasplante alogénico de médula ósea es posible y la terapia genética se encuentra actualmente en desarrollo. [ 37 ] La forma más frecuente de CGD es la CGD ligada al cromosoma X causada por mutaciones en CYBB (60% de los casos). [ 38 ] Las mutaciones en el gen CYBA que codifica p22phox son extremadamente raras (alrededor del 6%) y conducen a AR-CGD220. Sin embargo, en países como Turquía, Túnez, Marruecos y Jordania, la herencia AR puede ser la forma predominante debido a la alta tasa de consanguinidad. [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] Hasta 2010, se han identificado 55 mutaciones diferentes de CYBA. [ 43 ] La mayoría de las mutaciones de CYBA resultan en la ausencia de expresión de p22phox (AR-CGD220). La única mutación de sentido erróneo que conduce a una expresión normal de una proteína p22phox no funcional es Pro156Gln (AR-CGD22+) ubicada en la cola C-terminal citosólica potencial de p22phox. [ 44 ] Esta mutación en el PRR de p22phox interrumpió la interacción entre p22phox y p47phox, confirmando la importancia de este dominio en la activación de la oxidasa en los neutrófilos. Dado que p22phox es ubicuo y se asocia con diferentes NOX, podría ser lógico que los pacientes con EGC sufran las consecuencias de la ausencia de expresión de p22phox en los tejidos. Sin embargo, esto dista mucho de ser evidente. Una posibilidad es que los humanos puedan compensar la ausencia de p22phox y/o NOX en células y tejidos distintos de los fagocitos. Dada la rareza de las formas AR-CGD220, es difícil establecer información sobre la gravedad de este tipo de EGC. Se ha encontrado una relación entre la presencia de producción residual de ROS y la supervivencia de los pacientes con EGC. [ 45 ]En caso de mutaciones en CYBA que conducen a la ausencia de p22phox, la expresión de NOX2 también está ausente y desactiva el citocromo b558, el elemento redox del complejo NADPH oxidasa. Por lo tanto, estas mutaciones se comportan de manera similar a la X-CGD grave. Se ha descrito la caracterización molecular y fenotípica de una cepa de ratón deficiente en p22phox con la mutación de cambio de sentido Tyr121His en CYBA. [ 46 ] La deficiencia de p22phox produce las características clínicas y biológicas de la CGD, así como un trastorno grave del equilibrio en estos ratones. Dado que el sitio de expresión de p22phox está en el oído interno, se ha propuesto que p22phox está involucrado en el control de la organogénesis vestibular. Además, las mutaciones de NOX3 en ratones con inclinación de la cabeza se asociaron con defectos vestibulares. [ 47 ] [ 48 ] Sin embargo, la relevancia in vivo de p22phox para la función de NOX3 sigue siendo incierta porque los pacientes AR-CGD220 no sufren disfunción vestibular (datos personales). Una posibilidad podría ser que el cerebro humano pueda compensar el defecto de equilibrio. En ratas Matsumoto Eosinophilia Shinshu (MES), una mutación con pérdida de función en CYBA fue responsable de eosinofilia sanguínea espontánea y grave. [ 49 ] Estas ratas sufrieron un defecto de equilibrio debido a una fuga de otoconias en el oído interno, como los ratones nmf333. Además, las ratas MES conservaron una defensa inmunitaria innata normal contra la infección por Staphylococcus aureus, probablemente debido a la hipereosinofilia. Sin embargo, los mecanismos por los cuales las mutaciones de CYBA conducen a la eosinofilia siguen siendo desconocidos.

Relevancia clínica de los polimorfismos de un solo nucleótido

A diferencia de CYBB, CYBA admite un número relativamente alto de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) que podrían influir en el nivel de generación de ROS. Estos SNP se asociaron principalmente con enfermedades cardiovasculares como hipertensión, [ 50 ] enfermedad de las arterias coronarias (CAD), enfermedad coronaria (CHD) [ 51 ] [ 52 ] y también enfermedades isquémicas cerebrales. [ 53 ] [ 54 ] El primero y más ampliamente estudiado es el polimorfismo C242T que se encuentra en el exón 4 en la posición 214 desde el ATG y resulta en una sustitución no conservativa de His72 por una Tyr. [ 5 ] Inoue et al. encontraron por primera vez que el alelo T del polimorfismo C242 podría tener un efecto protector contra CAD. [ 55 ] A pesar de cierta evidencia del efecto de este polimorfismo en la generación de ROS a nivel celular, la asociación del polimorfismo CYBA C242T con enfermedades cardiovasculares se ha informado ampliamente pero con resultados contradictorios. [ 52 ] El análisis de SNP individuales puede explicar las discrepancias entre los estudios de asociación de CYBA. Un enfoque global como el análisis de haplotipos es probablemente un mejor enfoque para comprender el impacto de la variabilidad genética de CYBA en las enfermedades. [ 56 ] [ 57 ] [ 58 ] Las variantes de CYBA junto con el análisis de polimorfismos de genes de la vía del metabolismo lipídico o del estrés oxidante también son de gran interés. [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] Sin embargo, para futuras investigaciones sobre el efecto de estos polimorfismos, es crucial que el número de pacientes en estudio proporcione suficiente potencia estadística. Además, los estudios genéticos que incluyen el control de factores externos deberían ser extremadamente informativos. Finalmente, desde 2010 se han publicado nueve metaanálisis chinos del polimorfismo C242T en relación con la CAD, [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] hipertensión [ 50 ] aterosclerosis o diabetes y sus complicaciones [ 54 ] y enfermedades cerebrovasculares isquémicas. [ 53 ] [ 54 ]Los resultados de estos metaanálisis fueron controvertidos. Diversos factores podrían influir en estos datos: la estrategia de búsqueda, la identificación de estudios relevantes (sesgo de publicación), el análisis estadístico con un muestreo suficiente, la prevalencia del polimorfismo estudiado en la población estudiada (frecuencia del alelo menor [MAF]) y el tipo de población (poblacional o no poblacional, por ejemplo). Los resultados de estos metaanálisis deben confirmarse con muestras más grandes. Además, un metaanálisis basado en datos de estudios de asociación de genoma completo será de gran interés en el futuro.

Notas

Referencias

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