fibra de estrés

Las fibras de estrés son haces de actina contráctiles que se encuentran en células no musculares. ^{[ 1 ]} Están compuestas de actina (microfilamentos) y miosina II no muscular (NMMII), y también contienen varias proteínas de entrecruzamiento, como la α-actinina, para formar una estructura de actomiosina altamente regulada dentro de las células no musculares. ^{[ 2 ]} Se ha demostrado que las fibras de estrés desempeñan un papel importante en la contractilidad celular, proporcionando fuerza para una serie de funciones como la adhesión celular , la migración y la morfogénesis .

Las fibras de estrés están compuestas principalmente de actina y miosina. La actina es una proteína globular de ~43 kDa y puede polimerizarse para formar largas estructuras filamentosas. Estos filamentos están formados por dos hebras de monómeros de actina (o protofilamentos) que se enrollan entre sí para crear un único filamento de actina. Debido a que los monómeros de actina no son moléculas simétricas, sus filamentos tienen polaridad basada en la estructura del monómero de actina, lo que permite que un extremo del filamento de actina se polimerice más rápido que el otro. El extremo que puede polimerizarse más rápido se conoce como extremo positivo, mientras que el extremo que se polimeriza más lento se conoce como extremo negativo. Las fibras de estrés generalmente están compuestas de 10 a 30 filamentos de actina. ^{[ 3 ]} Las fibras de estrés están compuestas de microfilamentos antiparalelos: los filamentos de actina se agrupan a lo largo de su longitud, y los extremos positivos y negativos se mezclan en cada extremo del grupo. La disposición antiparalela de los filamentos de actina dentro de las fibras de estrés se refuerza mediante la α-actinina , una proteína de entrecruzamiento de filamentos de actina que contiene dominios de unión a actina antiparalelos. Estos haces se entrecruzan posteriormente mediante la NMMII para formar fibras de estrés.

La familia Rho de GTPasas regula muchos aspectos de la dinámica del citoesqueleto de actina, incluida la formación de fibras de estrés. RhoA (a veces denominada simplemente 'Rho') es responsable de la formación de fibras de estrés, y su actividad en la formación de fibras de estrés fue descubierta por primera vez por Ridley y Hall en 1992. ^{[ 4 ]} Cuando se une a GTP, Rho activa la quinasa formadora de bobina enrollada asociada a Rho (ROCK) y el homólogo mamífero de Drosophila diaphanous (mDia). ^{[ 5 ]} mDia es una formina , que nuclea y polimeriza filamentos largos de actina. ROCK es una quinasa que actúa fosforilando MLCP (miosina-fosfatasa de cadena ligera), así como la cadena ligera NMMII, que inactiva MLCP y activa la miosina. ^{[ 6 ]} Esto conducirá a la acumulación de proteínas motoras de miosina activadas, que se unen a los filamentos de actina que fueron polimerizados por mDia, para crear fibras de estrés. Además, ROCK también fosforila y activa la LIM-quinasa. ^{[ 7 ]} La LIM-quinasa a su vez fosforilará e inactivará la cofilina , lo que impedirá la degradación y el reciclaje de los filamentos de actina, manteniendo la integridad de las fibras de estrés. ^{[ 8 ]}

Las fibras de estrés desempeñan las siguientes funciones en el funcionamiento celular:

Migración

Una característica esencial de muchas células es su capacidad de migrar hacia ciertos estímulos mecánicos ( Durodaxis ) o químicos ( Quimiotaxis ). ^{[ 24 ]} La migración celular se produce a través de la acción concertada de tres GTPasas de la familia Rho: Rho, Rac y Cdc42 . Cuando se une a GTP, Rac provoca la formación de lamelipodios y Cdc42 provoca la formación de filopodios , promoviendo así la migración celular. En la célula migratoria, hay tres tipos principales de fibras de estrés: fibras de estrés ventrales, arcos transversales y fibras de estrés dorsales. ^{[ 25 ]} Las fibras de estrés ventrales están asociadas con adhesiones focales en ambos extremos, se localizan en la superficie ventral de la célula y funcionan en la adhesión y la contracción. ^{[ 26 ]} Los arcos transversales no están directamente vinculados a las adhesiones focales y, por lo general, fluyen desde el borde anterior de la célula, hacia el centro de la célula. ^{[ 27 ]} Las fibras de estrés dorsales se localizan en el borde anterior de la célula. Se adhieren a las adhesiones focales en la superficie ventral del borde anterior y se extienden dorsalmente, hacia el centro celular, para unirse a arcos transversales. ^{[ 28 ]} Durante la migración celular, los filamentos de actina dentro de las fibras de estrés se reciclan mediante un proceso de flujo retrógrado de actina . El mecanismo de disolución de la adhesión focal en sí no se comprende bien.

La estructura de las fibras de estrés difiere entre células móviles y no móviles. ^{[ 38 ]} Las fibras de estrés en células móviles y no móviles son similares en que ambas contienen filamentos de actina que están entrecruzados por α-actinina y miosina II, sin embargo, la orientación espacial de los filamentos de actina individuales dentro de la fibra de estrés difiere entre células móviles y no móviles. ^{[ 39 ]} Las fibras de estrés en la región ventral de las células móviles muestran un cambio general en la orientación de los filamentos de actina individuales a lo largo del eje longitudinal de la fibra de estrés, de modo que los extremos positivos de los filamentos siempre apuntan predominantemente hacia las adhesiones focales. ^{[ 40 ]} Las fibras de estrés en las regiones ventrales de las células no móviles muestran una polaridad periódica que es similar a la organización del sarcómero . ^{[ 41 ]}

Como se mencionó anteriormente, Rho es responsable de la formación de fibras de estrés. La desregulación de la familia de GTPasas Rho está implicada en numerosas enfermedades. Aquí se pueden encontrar aplicaciones clínicas comunes dirigidas a las GTPasas Rho .