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Matrilina-3

Matrilina-3 es una proteína que en humanos está codificada por el gen MATN3 . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Está vinculada al desarrollo de muchos tipos de cartílago, [ 8 ] y forma parte de...

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Matrilina-3 es una proteína que en humanos está codificada por el gen MATN3 . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Está vinculada al desarrollo de muchos tipos de cartílago, [ 8 ] y forma parte de la familia Matrilina, que incluye Matrilina-1, Matrilina-2, Matrilina-3 y Matrilina-4, una familia de proteínas extracelulares oligoméricas adaptadoras filamentosas que están vinculadas a la formación de cartílago y hueso, así como al mantenimiento de la homeostasis después del desarrollo. [ 8 ] Se considera una proteína de la matriz extracelular que funciona como una proteína adaptadora [ 9 ] donde la subunidad Matrilina-3 puede formar tanto homotetrámeros como heterooligómeros con subunidades de Matrilina-1, que es la proteína de la matriz del cartílago. Este tejido restringido se ha expresado fuertemente en el tejido esquelético en crecimiento, así como en el cartílago y el hueso. [ 8 ] [ 10 ]

La proteína Matrilin-3 está relacionada con el desarrollo del cartílago y el hueso, y consta de un dominio del factor de von Willebrand A, cuatro dominios del factor de crecimiento epidérmico y un dominio de hélice enrollada C-terminal. [ 8 ] [ 9 ] La expresión de Matrilin-3 está presente principalmente en el desarrollo del cartílago antes del nacimiento y cesa en la edad adulta, a menos que esté relacionada con enfermedades esqueléticas como la osteoartritis y condrodisplasias como la displasia epifisaria múltiple (DEM) y la displasia espondiloepimetafisaria. [ 8 ] La función principal de Matrilin-3 es potenciar la expresión de colágeno II y agrecano, lo cual es esencial para mantener la elasticidad y la resistencia del cartílago. [ 9 ]

Gene

La proteína matrilina-3 se asignó a la región cromosómica 2 (2p24 - p23) con el ARNm correspondiente de 2,8 kb que se ha encontrado expresado en todos los tipos de cartílago investigados. [ 11 ] [ 8 ] La matrilina-3 está organizada en 7 dominios y está compuesta por 486 residuos de aminoácidos. La secuencia de nucleótidos de la matrilina-3 en humanos es 83% similar a la de la matrilina-3 en ratones y 61% similar a la del pollo. [ 8 ] Las principales diferencias entre las diferentes especies radican principalmente en el dominio N-terminal con carga positiva, que es más corto en el pollo en comparación con la matrilina-3 humana. La matrilina-3 del pollo también difiere ya que no contiene una inserción de un único residuo de ácido aspártico en sus cuatro dominios similares al EGF, como en las secuencias de matrilina-3 humana y de ratón. [ 12 ]

Estructura

Cada miembro de la familia Matrilin consta de uno o dos dominios del factor de Von Willebrand A (vWFA), varios dominios similares al factor de crecimiento epidérmico (EGF) y un dominio de hélice alfa enrollada. [ 9 ] Matrilin-3 no contiene el segundo dominio similar al vWFA que está presente en el resto de los miembros de la familia Matrilin. [ 12 ] Se considera el miembro más corto y menos complejo de la familia, consta de solo un dominio del factor de Von Willebrand A, cuatro dominios del factor de crecimiento epidérmico y un dominio de hélice enrollada C-terminal. [ 8 ] [ 9 ] La proteína Matrilin-3 se considera una proteína multimérica que puede formar enlaces con colágenos de triple hélice, decorina y biglicano, ya que desempeña un papel importante como molécula de enlace en la formación de la red del cartílago articular. [ 13 ]

Función

La función principal de Matrilina-3 es potenciar la expresión de colágeno II y agrecano, esenciales para mantener la elasticidad y resistencia del cartílago. No solo mantiene la estructura del cartílago, sino también su función y previene el desarrollo de enfermedades. [ 9 ] Matrilina-3 se expresa principalmente en el cartílago antes del nacimiento, salvo que esté relacionada con el desarrollo de enfermedades durante la edad adulta.

En ratones, la Matrilina-3 solo se expresa durante el desarrollo del cartílago del sistema esquelético. Sin embargo, aunque la Matrilina-1 continúa expresándose en los tejidos que permanecen cartilaginosos durante toda la vida, la Matrilina-3 no se expresa actualmente en estos tejidos después del nacimiento. [ 8 ] Los resultados preliminares de las pruebas de inmunoblot muestran que la expresión de Matrilina-3 es mucho mayor en los tejidos fetales que en los adultos. [ 12 ] Sin embargo, esto no significa que la Matrilina-3 no pueda expresarse en el cartílago maduro. Existe una fuerte correlación entre la alta expresión del gen de la Matrilina-3 y el daño tisular. [ 10 ] La alta expresión del gen de la Matrilina-3 se ha relacionado consistentemente con el desarrollo de osteoartritis, que puede desarrollarse a partir de altos niveles de Matrilina-3 que degradan el cartílago articular, lo que resulta en la pérdida no solo de la superficie sino también de áreas proliferantes e hipertróficas. [ 8 ]

Matrilina-3 desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la integridad estructural del cartílago y la matriz extracelular, y se ha demostrado que tiene niveles elevados en la osteoartritis, y también se expresa en el hueso en condiciones normales. También regula los componentes de la matriz extracelular del hueso. [ 9 ] Matrilina-3 interactúa con TGF-β y BMP-2 para mantener la homeostasis de la matriz extracelular del cartílago, así como mantener los condrocitos durante el desarrollo. [ 9 ] Los tipos de cartílago en los que se ha observado Matrilina-3 son el tejido cartilaginoso, que incluye el cartílago articular y epifisario, así como en el primordio cartilaginoso de los huesos en desarrollo. [ 9 ] Matrilina-3 es esencial en la formación de redes dependientes de colágeno, ya que conecta la red pericelular independiente de colágeno y las células, formando las conexiones filamentosas. [ 9 ] En el desarrollo esquelético, Matrilina-3 está involucrada en la diferenciación mesenquimal, la desdiferenciación, la diferenciación terminal de los condrocitos y el mantenimiento de la densidad mineral ósea. [ 9 ]

Importancia clínica

La osteoartritis es causada por polimorfismos y mutaciones en varios genes, especialmente Matrilin-3. [ 9 ] Las mutaciones de Matrilin-3 están relacionadas con enfermedades esqueléticas como la osteoartritis y condrodisplasias como la displasia epifisaria múltiple (DEM) y la displasia espondiloepimetafisaria. [ 8 ] Se ha relacionado una correlación entre personas con displasia epifisaria múltiple, o DEM, con mutaciones en el dominio vWFA de la proteína Matrilin-3. (ncbi) Las mutaciones puntuales en Matrilin-3 pueden afectar el plegamiento y el transporte de la proteína, ya que Matrilin-3 se retiene y acumula en el retículo endoplasmático, lo que conduce a una formación reducida de redes filamentosas alrededor de las células. [ 9 ] También se ha demostrado que Matrilin-3 aumenta el colágeno II y el agrecano, mientras que reduce ADAMTS5 y MMP-13 en los condrocitos, lo que sugiere que hay una reducción de la hipertrofia causada por la inflamación. [ 9 ]

También se demostró que cuando Matrilin-3 se une a BMP2, la fosforilación de Smad1 mediada por el receptor BMP y la expresión de colágeno X se previenen en los condrocitos, lo que indica que Matrilin-3 puede actuar como un antagonista para prevenir la diferenciación terminal hipertrófica de los condrocitos. [ 9 ] La unión de Matrilin-3 en conjunto, aumenta la fosforilación de AKT, aumentando la supervivencia de los condrocitos y la síntesis de ECM. [ 9 ] El plegamiento de la estructura de la proteína causado por mutaciones que causan MED, se encuentra más notablemente en las hebras B del centro del dominio vWFA. [ 8 ] Como Matrilin-3 está asociado con enfermedades esqueléticas como la osteoartritis, se ha demostrado que los niveles están aumentados y presentes en la zona media y profunda del cartílago, y posiblemente también en el hueso subcondral. En el hueso, Matrilin-3 no solo se encuentra en el cartílago calcificado aún no reabsorbido, sino que también es sintetizado activamente por osteoblastos y osteocitos. [ 12 ]

Referencias

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  2. 1 2 3 GRCm38: Versión 89 de Ensembl: ENSMUSG00000020583 – Ensembl , mayo de 2017
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Lecturas adicionales

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