Distrobrevina

La distrobrevina es una proteína que se une a la distrofina en el costámero de las células del músculo esquelético . En los seres humanos, existen al menos dos isoformas de distrobrevina: la distrobrevina alfa y la distrobrevina beta .

Las distrobrevinas son miembros de la familia de proteínas relacionadas con la distrofina, que se cree que desempeñan un papel importante en la transducción de señales intracelulares y proporcionan un andamiaje de membrana en el músculo. Los defectos en las distrobrevinas y sus proteínas asociadas causan una variedad de enfermedades neuromusculares, como las distrofias musculares . La distrobrevina se identificó por primera vez al aislarla del órgano eléctrico de la raya eléctrica Torpedo californica . ^{[ 1 ]} Es una fosfoproteína , que pesa 87 kDa, asociada a la membrana postsináptica en la cara citoplasmática. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Se ha dicho que las proteínas distrobrevinas participan en la formación y estabilidad de las sinapsis porque copurifican con los receptores de acetilcolina de las membranas del órgano eléctrico de Torpedo . ^{[ 4 ]}

En 1997, se realizó un experimento utilizando el modelo de doble híbrido de levadura para identificar la interacción proteína-proteína entre la distrobrevina y el complejo proteico asociado a la distrofina (DPC). La evidencia sugirió que la distrobrevina funciona como un receptor de proteína motora que podría desempeñar un papel importante en el transporte de componentes del complejo proteico asociado a la distrofina a sitios intracelulares específicos. ^{[ 5 ]} El DPC se expresa tanto en tejidos musculares como no musculares. Funciona como un componente mecánico de las células y una estructura multifuncional dinámica que puede servir como andamio para moléculas de señalización. ^{[ 6 ]} Las proteínas asociadas a la distrofina se pueden dividir en tres grupos según su localización celular: extracelulares, transmembrana y citoplasmáticas . La proteína distrobrevina es parte del complejo citoplasmático y una proteína intracelular que se une directamente a la distrofina.

En los invertebrados, la distrobrevina está presente como una proteína única, mientras que en los vertebrados existen dos isoformas: α-distrobrevina (DTNA) y β-distrobrevina (DTNB). ^{[ 7 ]} Cada isoforma de distrobrevina tiene una estructura única con extremos carboxilo y homología de secuencia con la región carboxilo-terminal rica en cisteína de la distrofina. Esta región de similitud se puede dividir en varios dominios funcionales, como dos regiones de hélice enrollada , dos manos EF o un dedo de zinc de tipo ZZ . ^{[ 6 ]}

Se ha propuesto un árbol filogenético para la familia de proteínas distrofina basado en el análisis de secuencias conocidas de distrobrevina y distrofina que fueron extraídas de proteínas humanas y de la mosca de la fruta. ^{[ 8 ]} La filogenia postuló un ancestro no metazoario que tenía una sola proteína distrofina/distrobrevina, que probablemente funcionaba como un homodímero . En algún momento antes del último ancestro común de los metazoos, una duplicación condujo a la separación de los genes de distrofina y distrobrevina, sus productos proteicos formando un heterodímero de componentes más especializados. En los vertebrados, ocurrieron otras dos duplicaciones. La primera dio origen a DRP2, un ancestro común de la distrofina y la utrofina , y a la α- y β-distrobrevina. ^{[ 9 ]} La segunda resultó en los genes separados de distrofina y utrofina. Además, los alineamientos de secuencias de proteínas de la familia de la distrofina respaldan firmemente el concepto de que existen dos subfamilias distintas: una compuesta por distrofina, utrofina y DRP2, y la otra compuesta por α- y β-distrobrevina.

Las distrobrevinas son el producto de dos genes distintos que codifican dos proteínas altamente homólogas: la distrobrevina α y la distrobrevina β. De cada gen se derivan varias transcripciones diferentes mediante empalme alternativo o sitios de iniciación, generando una gran familia de isoformas de distrobrevina.

El gen humano α-distrobrevina se localiza en el cromosoma 18 y consta de 23 exones codificantes . ^{[ 11 ]} Se sabe que la α-distrobrevina está sujeta a una extensa regulación de empalme. El uso alternativo de tres exones 21, 17B y 11B genera moléculas de ARN con diferentes longitudes que codifican tres productos principales de α-distrobrevina en el músculo esquelético humano: α-distrobrevina 1, α-distrobrevina 2 y α-distrobrevina 3. ^{[ 11 ]} Debido al empalme alternativo dentro de las regiones codificantes, se observa diversidad suplementaria denominada regiones variables 1, 2 y 3. ^{[ 12 ]} En primer lugar, la región variable 1 (vr1) consta de un exón corto que contiene tres aminoácidos . En ratones, los transcritos que incluyen este exón se restringen principalmente al cerebro ^{[ 12 ] [ 13 ]} pero están presentes en el cerebro, el corazón y el músculo esquelético en humanos. ^{[ 11 ]} En segundo lugar, la región variable 2 (vr2) consta de los exones 17A y 17B que codifican la cola C-terminal única de la α-distrobrevina 2. Por último, la región variable 3 (vr3) consta de los exones 11A, 11B y 12, y el exón 11B codifica la cola C-terminal única de la α-distrobrevina 3. En el músculo esquelético del ratón, se ha informado que el empalme de vr2 y vr3 está controlado por el desarrollo. ^{[ 12 ] [ 14 ]}

El gen humano de la β-distrobrevina se localizó en el brazo corto del cromosoma 2. La comparación por pares entre las secuencias de α- y β-distrobrevina reveló que las dos distrobrevinas tienen un 76% de identidad.

La estructura de las proteínas α- y β-distrobrevina consta de cuatro dominios principales: un dominio de dedo de zinc tipo ZZ , dos regiones EF-hand , un dominio de hélice α enrollada que contiene un sitio de unión a la distrofina y un dominio de sustrato de tirosina quinasa . ^{[ 4 ]} La α-distrobrevina 1, la α-distrobrevina 2 y la α-distrobrevina 3 se unen al complejo distrofina-glicoproteína a través de la región amino-terminal. ^{[ 15 ]} La α-distrobrevina 1 y la α-distrobrevina 2 se unen a la distrofina a través de un dominio de hélice enrollada altamente conservado. ^{[ 4 ] [ 10 ]}

La β-distrobrevina se detecta como una proteína de 61 kDa en el cerebro, riñón, hígado y pulmón. Se distingue de la α-distrobrevina 2 por su menor movilidad relativa. Se observaron ligeras diferencias en el tamaño de la β-distrobrevina en el cerebro en comparación con el riñón, el hígado y el pulmón.

La α-distrobrevina 1 se localiza en el sarcolema y es abundante en la unión neuromuscular, y concentrada en la cresta de los pliegues de la unión. ^{[ 1 ]} La α-distrobrevina 2 se localiza alrededor de toda la circunferencia de la membrana plasmática del sarcolema, incluida la unión neuromuscular . La α-distrobrevina 2 se colocaliza principalmente con la distrofina en la unión neuromuscular, mientras que la α-distrobrevina 1 se colocaliza tanto con la distrofina como con la utrofina . ^{[ 16 ]} Se ha pensado que la α-distrobrevina 3 se localiza en el sitio citoplasmático.  

Se observó la localización y el patrón de expresión de la β-distrobrevina mediante Northern blots de ARN de ratón. Se detectó un único transcrito de 2,5 kb predominantemente en el cerebro y el riñón, y en menor medida en el hígado y el pulmón. No se detectaron transcritos de β-distrobrevina en el músculo esquelético ni cardíaco , incluso tras exposiciones prolongadas. ^{[ 17 ]} Esta evidencia sugiere que el transcrito de β-distrobrevina se expresa débilmente o está ausente en el músculo.

Aún no se comprende completamente el papel fundamental de la familia de proteínas distrobrevina. Gran parte de lo que sabemos proviene de observaciones de estudios bioquímicos de proteínas asociadas y de las consecuencias fenotípicas de su pérdida.

Se sugiere que las proteínas α-distrobrevina participan en la integridad estructural de las células musculares al interactuar con proteínas de unión del citoesqueleto y en la transducción de señales al interactuar con la sintrofina. En primer lugar, la α-distrobrevina es un componente del complejo distrofina - glicoproteína , que es extremadamente útil para el mantenimiento de la integridad de la célula esquelética. La α-distrobrevina se asocia con la distrofina en su región de hélice enrollada y con un complejo de sarcoglicano -proteína en el extremo amino-terminal. ^{[ 18 ]} Se ha propuesto que funciona como un andamio estructural que une el complejo distrofina-glicoproteína al citoesqueleto intracelular. Basándose en el sistema de doble híbrido de levadura y el análisis de co-inmunoprecipitación , se identificaron otras tres proteínas como adicionales a las proteínas de unión de la α-distrobrevina: β-sinemina, sincoilina y disbindina . ^{[ 10 ] [ 18 ]} La sincoilina y la β-sinemina son proteínas de filamentos intermedios . Los filamentos intermedios son responsables de formar la estructura del citoesqueleto celular y proporcionar estabilidad mecánica a las células. La sincoilina se localiza junto con la α-distrobrevina tanto en la unión neuromuscular como en el sarcolema, mientras que la β-sinemina se localiza junto con la α-distrobrevina solo en la unión neuromuscular. La interacción de la α-distrobrevina y la β-sinemina proporciona una conexión adicional entre el sistema de filamentos intermedios y el complejo distrofina-glicoproteína. La disbindina se localiza en el sarcolema y su expresión en el músculo esquelético es relativamente baja. En segundo lugar, las α-distrobrevinas participan en la señalización intracelular ya que se unen directamente a la sintrofina, que es una proteína adaptadora modular que se cree que está involucrada en la transducción de señales. En el músculo esquelético, las sintrofinas tienen cuatro isoformas principales: α-, β1-, β2- y γ2-sintrofina. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

Se ha considerado que la β-distrobrevina desempeña un papel estructural en la composición del complejo proteico asociado a la distrofina en el cerebro, que difiere del presente en el músculo. La β-distrobrevina co-inmunoprecipita con las isoformas de distrofina Dp71 y Dp140 en el cerebro. La Dp140 se concentra en la microvasculatura cerebral ^{[ 17 ],} mientras que el transcrito de Dp71 se encuentra en todo el cerebro, pero es particularmente abundante en el giro dentado del lóbulo temporal y en el bulbo olfatorio .

Las consecuencias de la mutación nula son conocidas para humanos y roedores en el caso de la distrofina , la utrofina y la α-distrobrevina, y para nematodos en el caso de la distrofina y la distrobrevina. En humanos, la distrofia muscular de Duchenne es una enfermedad muscular bien conocida que destaca la importancia de la proteína distrofina/distrobrevina para la función del tejido muscular. La distrofia muscular de Duchenne (DMD) es una enfermedad progresiva fatal del músculo cardíaco y esquelético resultante de mutaciones en el gen DMD y la pérdida de la proteína distrofina. ^{[ 21 ]} La falta de distrofina que causa la distrofia muscular de Duchenne resulta en la pérdida secundaria de otros componentes del complejo de distrofina de la membrana. La pérdida de la proteína distrofina finalmente conduce a un síndrome letal de miopatía esquelética y cardíaca , ceguera nocturna estacionaria, retraso mental, un defecto de conducción cardíaca y un defecto sutil del músculo liso. ^{[ 22 ]} Algunos de estos rasgos también se encuentran en un subconjunto de las distrofias musculares de cinturas que resultan de defectos en la sarcoglicana . Se encontró que las proteínas α-distrobrevina estaban ausentes en un corazón que es altamente susceptible a lesiones durante el estrés cardíaco. ^{[ 22 ]} La pérdida de distrobrevina resultó de un debilitamiento de la interacción de la distrofina con el complejo distrofina-glicoproteína unido a la membrana, y condujo a una pérdida significativa de la integridad de la membrana.

• Distrobrevina en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.