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Elastina

Fibras elásticas gruesas formadas por haces de elastina en el pulmón humano La elastina es una proteína codificada por el gen ELN en humanos y otros animales. Es un componente c...

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Fibras elásticas gruesas formadas por haces de elastina en el pulmón humano

La elastina es una proteína codificada por el gen ELN en humanos y otros animales. Es un componente clave de la matriz extracelular de los gnatostomados (vertebrados con mandíbulas). [ 5 ] Es altamente elástica y está presente en el tejido conectivo del cuerpo para recuperar su forma después de estirarse o contraerse. [ 6 ] La elastina ayuda a que la piel vuelva a su posición original después de ser pinchada o pellizcada. También se encuentra en tejidos importantes de soporte de carga en los vertebrados y se utiliza en lugares donde se requiere el almacenamiento de energía mecánica. [ 7 ]

Función

El gen ELN codifica una proteína que es uno de los dos componentes de las fibras elásticas . La proteína codificada es rica en aminoácidos hidrofóbicos como la glicina y la prolina , que forman regiones hidrofóbicas móviles delimitadas por enlaces cruzados entre residuos de lisina . Se han encontrado múltiples variantes de transcripción que codifican diferentes isoformas para este gen. [ 8 ] El precursor soluble de la elastina es la tropoelastina. [ 9 ]

Mecanismo de retroceso elástico

La caracterización del desorden es consistente con un mecanismo de retracción elástica impulsado por la entropía. Se concluye que el desorden conformacional es una característica constitutiva de la estructura y función de la elastina. [ 10 ]

Importancia clínica

Las deleciones y mutaciones en este gen se asocian con la estenosis aórtica supravalvular (EASV) y la cutis laxa autosómica dominante . [ 8 ] Otros defectos asociados en la elastina incluyen el síndrome de Marfan , el enfisema causado por deficiencia de α 1 - antitripsina , la aterosclerosis , el síndrome de Buschke-Ollendorff , el síndrome de Menkes , el pseudoxantoma elástico y el síndrome de Williams . [ 11 ]

Elastosis

La elastosis es la acumulación de elastina en los tejidos y es una forma de enfermedad degenerativa . Existen múltiples causas, pero la más común es la elastosis actínica de la piel, también conocida como elastosis solar , causada por la exposición solar prolongada y excesiva, un proceso conocido como fotoenvejecimiento . Entre las causas menos comunes de elastosis cutánea se incluyen la elastosis perforante serpiginosa , la elastosis calcificante perforante y la elastosis focal lineal . [ 12 ]

Composición

Elastina estirada aislada de la aorta bovina

En el cuerpo, la elastina generalmente se asocia con otras proteínas en los tejidos conectivos. La fibra elástica en el cuerpo es una mezcla de elastina amorfa y fibrilina fibrosa . Ambos componentes están formados principalmente por aminoácidos más pequeños como glicina , valina , alanina y prolina . [ 11 ] [ 14 ] La elastina total oscila entre el 58 y el 75 % del peso de la arteria seca desgrasada en arterias caninas normales. [ 15 ] La comparación entre tejidos frescos y digeridos muestra que, con una deformación del 35 %, un mínimo del 48 % de la carga arterial es soportada por la elastina, y un mínimo del 43 % del cambio en la rigidez del tejido arterial se debe al cambio en la rigidez de la elastina. [ 16 ]

Distribución tisular

La elastina cumple una función importante en las arterias como medio para la propagación de ondas de presión, lo que facilita el flujo sanguíneo , y es particularmente abundante en grandes vasos sanguíneos elásticos como la aorta . La elastina también es muy importante en los pulmones , los ligamentos elásticos , el cartílago elástico , la piel y la vejiga . Está presente en los vertebrados con mandíbulas . [ 17 ]

Características

La elastina es una proteína de muy larga duración, con una vida media de más de 78 años en humanos. [ 18 ]

Investigación clínica

Se ha estudiado la viabilidad del uso de tropoelastina humana recombinante para permitir la producción de fibras de elastina y mejorar la flexibilidad de la piel en heridas y cicatrices. [ 19 ] [ 20 ] Tras inyecciones subcutáneas de tropoelastina humana recombinante en heridas recientes, se observó que no había mejoría en la cicatrización ni en la flexibilidad de la cicatriz resultante. [ 19 ] [ 20 ]

Biosíntesis

precursores de la tropoelastina

La elastina se forma mediante la unión de muchas moléculas pequeñas y solubles de proteína precursora tropoelastina (50-70 kDa ), para formar el complejo final masivo, insoluble y duradero. Las moléculas de tropoelastina no unidas normalmente no están disponibles en la célula, ya que se entrecruzan para formar fibras de elastina inmediatamente después de su síntesis celular y se exportan a la matriz extracelular . [ 21 ]

Cada tropoelastina consta de una cadena de 36 dominios pequeños , cada uno con un peso aproximado de 2 kDa en una conformación de ovillo aleatorio . La proteína consta de dominios hidrofóbicos e hidrofílicos alternados , que están codificados por exones separados , de modo que la estructura de dominios de la tropoelastina refleja la organización de exones del gen. Los dominios hidrofílicos contienen motivos Lys-Ala (KA) y Lys-Pro (KP) que participan en la reticulación durante la formación de la elastina madura. En los dominios KA, los residuos de lisina aparecen como pares o tripletes separados por dos o tres residuos de alanina (p. ej., AAAKAAKAA), mientras que en los dominios KP los residuos de lisina están separados principalmente por residuos de prolina (p. ej., KPLKP).

Agregación

La tropoelastina se agrega a temperatura fisiológica debido a las interacciones entre dominios hidrofóbicos en un proceso llamado coacervación . Este proceso es reversible y termodinámicamente controlado, y no requiere la escisión de la proteína . El coacervado se vuelve insoluble mediante reticulación irreversible .

Entrecruzamiento

Para formar fibras de elastina maduras, las moléculas de tropoelastina se entrecruzan a través de sus residuos de lisina con moléculas de entrecruzamiento de desmosina e isodesmosina . La enzima que realiza el entrecruzamiento es la lisil oxidasa , mediante una reacción de síntesis de piridina de Chichibabin in vivo . [ 22 ]

Biología molecular

Estructura de dominios de la tropoelastina humana

En los mamíferos, el genoma contiene un único gen para la tropoelastina, denominado ELN . El gen ELN humano es un segmento de 45 kb en el cromosoma 7 y tiene 34 exones interrumpidos por casi 700 intrones, siendo el primer exón un péptido señal que determina su localización extracelular. El elevado número de intrones sugiere que la recombinación genética podría contribuir a la inestabilidad del gen, lo que daría lugar a enfermedades como el síndrome de SVAS . La expresión del ARNm de la tropoelastina está altamente regulada bajo al menos ocho sitios de inicio de transcripción diferentes .

Las variantes de elastina específicas de cada tejido se producen por el procesamiento alternativo del gen de la tropoelastina. Se conocen al menos 11 isoformas de tropoelastina humana. Estas isoformas están reguladas durante el desarrollo; sin embargo, existen diferencias mínimas entre tejidos en la misma etapa de desarrollo. [ 11 ]

Véase también

Referencias

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Lecturas adicionales

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  • Imagen histológica: 21402loa – Sistema de aprendizaje de histología de la Universidad de Boston. 
  • Entrada de GeneReviews/NIH/NCBI/UW sobre Williams o el síndrome de Williams-Beuren
  • La proteína elastina
  • Microfibril

Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que es de dominio público .