Tenomodulina

La tenomodulina , también conocida como tendina , miodulina , Tnmd o TeM , ^{[ 5 ]} es una proteína codificada por el gen TNMD (Tnmd) y fue descubierta independientemente por Brandau y Shukunami en 2001 como un gen que comparte una alta similitud con la condromodulina-1 (Chm1) ya conocida. ^{[ 6 ] [ 7 ]} Es un marcador genético específico de tendones conocido por ser importante para la maduración del tendón, con implicaciones clave para las células madre/progenitoras del tendón (TSPC) residentes, así como para la regulación de la migración de células endoteliales en las cuerdas tendinosas del corazón y en modelos experimentales de tumores. Se expresa en gran medida en los tendones , lo que explica la razón de su nombre y su establecimiento como gen marcador para los linajes tendinosos y ligamentosos. ^{[ 8 ]}

TNMD pertenece a la nueva familia de glicoproteínas transmembrana de tipo II . El gen se localiza en el cromosoma X y corresponde a un transcrito de aproximadamente 1,4 kb y una proteína predicha que consta de 317 aminoácidos. ^{[ 6 ] [ 7 ]} El gen está compuesto por siete exones. El segundo exón codifica el dominio transmembrana (posición de aminoácidos 31-49) y no contiene péptido señal . TNMD contiene una secuencia putativa de reconocimiento de proteasa (Arg-Xxx-Xxx-Arg) identificada en la posición 233-236. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} A diferencia de la condromodulina-1, TNMD no tiene una señal de procesamiento para la proteasa furina . La parte extracelular, antes del sitio de escisión putativo, contiene un dominio extracelular BRICHOS que también se encuentra en varias otras proteínas no relacionadas. Este dominio consta de una secuencia homóloga de aproximadamente 100 aminoácidos que contiene un par de residuos de cisteína conservados. Se ha sugerido que BRICHOS participa en el procesamiento postraduccional de la proteína, sin embargo, la función exacta sigue sin estar clara. ^{[ 12 ]} TNMD contiene dos sitios de N-glicosilación en las posiciones 94 y 180. ^{[ 7 ]} Los análisis de proteínas en el ojo y el ligamento periodontal revelaron la proteína TNMD de longitud completa como una banda doble de 40 y 45 kDa. ^{[ 9 ] [ 13 ]} Se ha demostrado experimentalmente que la banda de 45 kDa corresponde a TNMD glicosilada, mientras que la banda de 40 kDa es TNMD no glicosilada. ^{[ 13 ]} El último exón del gen TNMD codifica el dominio conservado rico en cisteína C-terminal, que constituye la parte de la proteína que comparte la mayor semejanza con la condromodulina-I (77% de similitud/66% de identidad). ^{[ 7 ]} Este dominio contiene una cola hidrofóbica C-terminal con ocho residuos de Cys que forman cuatro puentes disulfuro, los cuales están bien conservados en las especies de vertebrados. ^{[ 9 ] [ 14 ]} Se ha demostrado que una estructura cíclica más pequeña formada por un único puente disulfuro Cys280-Cys292 en TNMD ejerce una función antiangiogénica, ^{[ 15 ]} mientras que se especula que los otros tres puentes disulfuro mantienen separadas entre sí esta estructura cíclica y la cola hidrofóbica C-terminal para evitar la formación de agregados intramoleculares. ^{[ 15 ]} En ciertos tejidos tendinosos como el tendón de Aquilesy cuerdas tendinosas de la cuerda, se detectó la parte C-terminal escindida de TNMD de 16 kDa en la matriz extracelular colagenosa . ^{[ 16 ] [ 17 ]}

La TNMD se expresa en gran medida a nivel de ARNm y de proteína en tendones y ligamentos, pero también se ha encontrado en otros tejidos.

- En el desarrollo del tendón, las primeras señales son detectables ya en E9.5, ^{[ 7 ]} pero se regulan positivamente a partir de E14.5 en adelante, marcando la etapa diferenciada de los progenitores del tendón. ^{[ 18 ]}

- Los ligamentos periodontales de ratón mostraron expresión de la proteína tenomodulina a las 3 y 4 semanas posnatales, un período de tiempo que corresponde a las fases de erupción molar y post-eruptiva cuando los dientes se vuelven funcionales. ^{[ 13 ]}

- Otros tejidos tendinosos que se sabe que expresan Tnmd son el diafragma ^{[ 7 ]} y las cuerdas tendinosas de la médula espinal. ^{[ 17 ]}

- El músculo masetero está compartimentado por una estructura laminar, que ha demostrado elevar el ARNm de Tnmd en embriones de ratón entre E12.5 y E17.5, disminuyendo posteriormente tras el nacimiento. ^{[ 19 ]} El epimisio del músculo esquelético también es positivo para TNMD. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

- Se detectó ARNm de Tnmd en los ojos, más específicamente en la esclerocórnea, el tendón del músculo extraocular y la capa de células ganglionares de la retina , las células de las fibras del cristalino, las células de la capa nuclear interna y el epitelio pigmentario. ^{[ 20 ]}

- Se detectó ARNm de Tnmd en la piel de ratón en E15.5 y en el tejido adiposo subcutáneo y los adipocitos humanos. ^{[ 21 ]}

- La hibridación in situ reveló la expresión de Tnmd en varias partes del cerebro del ratón adulto , como el giro dentado , las regiones CA del hipocampo , las neuronas en los núcleos cerebrales, el cerebelo , las células de Purkinje y las células neuronales en el núcleo cerebeloso. ^{[ 7 ]}

- El cartílago condilar mandibular de la rata es positivo para el ARNm de Tnmd a la semana 1 y se regula a la baja después de 5 semanas. ^{[ 22 ]}

La supuesta vía de señalización de TNMD es en gran parte desconocida debido a socios de unión directa no identificados. Muchos modelos de ratones knockout con fenotipos de tendón han ayudado a comprender qué factores o vías ascendentes afectan la expresión de Tnmd. De manera similar, la generación del modelo de ratón knockout de Tnmd permitió sugerir posibles efectores descendentes. La mayoría de los estudios a continuación muestran correlaciones entre la expresión o función de Tnmd con otros genes y no un vínculo directo en una cascada de señalización común. Con respecto a los reguladores ascendentes de la expresión de Tnmd, la descripción de la línea de ratones knockout de scleraxis (Scx) sugirió que Scx puede impulsar directamente la transcripción de Tnmd, porque la deleción de Scx llevó a la eliminación completa de la expresión de Tnmd. ^{[ 23 ]} La sobreexpresión de scleraxis en tenocitos cultivados ^{[ 8 ]} o en células madre mesenquimales aumentó significativamente la expresión de Tnmd. ^{[ 24 ]} La eliminación de miostatina en ratones resultó en una disminución paralela en los niveles de ARNm de Scx y Tnmd, ^{[ 25 ]} mientras que la estimulación de fibroblastos con miostatina condujo a su regulación positiva, lo que sugiere que la miostatina es un factor ascendente en la vía de Tnmd. Los factores de transcripción Egr1/2 pueden inducir la expresión de los genes Scx y colágeno I, ^{[ 26 ]} por lo que sería interesante investigar si Egr1 o 2 también pueden afectar la expresión de Tnmd. La ausencia del gen Mohawk (Mkx) condujo a una expresión significativamente menor de Tnmd, así como de colágeno I y fibromodulina. ^{[ 27 ]} Se notó una pérdida significativa de Tnmd en los knockouts de Mkx en E16.5, mientras que la expresión de Scx no cambió [22], lo que sugiere que Mkx también puede afectar directamente la expresión de Tnmd. La activación de la vía de señalización Wnt/β-catenina en células madre derivadas de la médula ósea resultó en la regulación positiva de Tnmd. La expresión de Scx y Mkx no se vio afectada, lo que sugiere que la señalización Wnt/β-catenina funciona independientemente de estos factores de transcripción. ^{[ 28 ]} Con respecto a los factores posteriores, el modelo de ratón knockout de Tnmd sugirió una correlación con el colágeno I basada en la fibrilogénesis anormal de colágeno observada que resultó en fibras patológicamente más gruesas. ^{[ 16 ]} La menor densidad celular y proliferación en los tendones mutantes, ^{[ 16 ]} así como la autorrenovación reducida y la senescencia más temprana de las células madre/progenitoras de tendones deficientes en Tnmd se acoplaron con la regulación negativa del marcador proliferativo Ciclina D1 y la regulación positiva del marcador senescente p53. ^{[ 29 ]}Un estudio que analizó rupturas de cuerdas tendinosas del cordón cardíaco humano reveló pérdida de la expresión de Tnmd en el área afectada junto con una regulación positiva de VEGF-A y MMP1, 2 y 13. ^{[ 17 ]}

En la última década se han logrado avances significativos en la comprensión de las funciones de la TNMD en tendones y otros tejidos y células. Las funciones exactas de la TNMD varían según el tipo de célula y tejido, y en gran medida aún no se comprenden completamente. Asimismo, todavía no está claro cómo contribuye exactamente la TNMD a la fisiopatología de algunas enfermedades relacionadas.

- En los tendones, demuestra tener funciones beneficiosas para el mantenimiento del tejido, ya que su pérdida produce un envejecimiento prematuro del tendón caracterizado por una fibrilogénesis de colágeno desregulada y una densidad y proliferación celular reducidas. ^{[ 16 ]} Tnmd ejerce un efecto positivo sobre las células madre/progenitoras derivadas del tendón al apoyar la autorrenovación y prevenir la senescencia, acciones en las que el dominio rico en cisteína del extremo C-terminal por sí solo es suficiente. ^{[ 29 ]} Los primeros estudios sobre la expresión de Tnmd durante la curación del tendón sugirieron un papel dependiente del tiempo, que necesita ser dilucidado con mayor profundidad. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

- En los ligamentos periodontales que median la conexión de los dientes con los huesos maxilares, Tnmd contribuye a la correcta adhesión de los fibroblastos . ^{[ 13 ]}

- En las estructuras tendinosas llamadas cuerdas tendinosas del corazón , que conectan el músculo papilar con las válvulas auriculoventriculares , la ausencia local de Tnmd conduce a una mayor angiogénesis , producción de VEGF-A y activación de MMPs. Esto es seguido por rupturas de las cuerdas tendinosas que pueden causar insuficiencia mitral y enfermedades valvulares cardíacas . ^{[ 17 ] [ 32 ]}

- Con respecto a la función antiangiogénica de Tnmd in vivo, no se detectaron anomalías importantes en la formación y densidad de vasos durante el desarrollo de tendones y retina en el modelo de ratón knockout. ^{[ 16 ]} Este último hallazgo es discutible porque un estudio con tenomodulina recombinante ha mostrado un efecto de obliteración vascular en la retina cuando se inyecta in vivo en el cuerpo vítreo. ^{[ 33 ]}

- En modelos de tumores ectópicos in vivo, la expresión inducida de TNMD en células de melanoma de ratón resultó en la supresión del crecimiento tumoral debido a la reducción de la densidad vascular. ^{[ 34 ]}

- La transducción de TNMD en células endoteliales de retina y vena umbilical humanas resultó en una reducción de la proliferación o migración celular, respectivamente. ^{[ 34 ]}

Numerosos estudios de investigación sobre la fenotipificación celular tras la sobreexpresión génica, la estimulación con factores de crecimiento o el estrés mecánico, la ingeniería de tejidos y la evaluación de biomateriales utilizan la expresión de Tnmd como marcador del linaje celular tendinoso y ligamentoso.

- La investigación realizada a nivel genómico mediante polimorfismos de un solo nucleótido ha presentado interesantes correlaciones entre Tnmd y diversas enfermedades, como la obesidad , ^{[ 35 ]} la diabetes tipo 2, ^{[ 35 ]} el síndrome metabólico, ^{[ 36 ]} la enfermedad de Alzheimer ^{[ 37 ]} y la degeneración macular relacionada con la edad. ^{[ 38 ]} Aún se desconoce cómo afectan exactamente estos SNP a la transcripción, el empalme o la secuencia de aminoácidos de la proteína Tnmd.

Se ha demostrado una fuerte correlación entre la expresión del ARNm de Tnmd y la progresión de varias enfermedades como la obesidad, ^{[ 21 ] [ 39 ]} el síndrome metabólico ^{[ 40 ]} y la dermatomiositis juvenil ^{[ 41 ]} . En general, en todos estos casos, los niveles más altos de tenomodulina se correspondieron con un estado avanzado de la enfermedad.