Receptor de manosa

El receptor de manosa es una proteína transmembrana de tipo I , con un extremo N-terminal extracelular y un extremo C-terminal intracelular . Se sintetiza inicialmente como un precursor inactivo, pero se escinde proteolíticamente a su forma activa en el aparato de Golgi . ^{[ 8 ]} En general, la porción extracelular del receptor está compuesta por ocho dominios de reconocimiento de carbohidratos (CRD) de tipo C consecutivos, los más cercanos a la membrana plasmática, seguidos de un único dominio de repetición de fibronectina de tipo II y un dominio N-terminal rico en cisteína . La cola citoplasmática no es capaz de transducir señales de forma aislada, ya que carece de los motivos de señalización adecuados. ^{[ 9 ]}

El dominio N-terminal rico en cisteína es homólogo a la cadena B de la ricina y se une a las fracciones de azúcar sulfatadas, con una afinidad particularmente alta por la N -acetilgalactosamina y los residuos de galactosa sulfatados en las posiciones 3 y 4 de sus anillos de piranosa . ^{[ 10 ]}

Otros ligandos incluyen los sulfatos de condroitina A y B, así como las estructuras sulfatadas de Lewis ^x y Lewis ^a . ^{[ 6 ]} El receptor de manosa es el único miembro de la familia en el que este dominio es funcional. ^{[ 5 ]}

El dominio de repetición de fibronectina tipo II se conserva entre todos los miembros de la familia del receptor de manosa. Los colágenos I-IV se unen a esta región con alta afinidad, mientras que el colágeno V se une débilmente. A través de este dominio, el receptor de manosa internaliza el colágeno en macrófagos y células sinusoidales hepáticas , independientemente de la actividad de lectina del receptor. ^{[ 9 ]} Junto con el dominio N-terminal rico en cisteína, este dominio es el más altamente conservado entre ratones y humanos (92%). ^{[ 8 ]}

Los 8 dominios CRD en tándem en la región extracelular del receptor de manosa comparten solo un 30 % de homología entre sí. Cada uno contiene al menos algunos de los residuos de aminoácidos necesarios para la unión de Ca²⁺ ^y ligando, comunes a los dominios CRD de tipo C funcionales. Solo los dominios CRD 4 y 5 contienen todos los residuos necesarios para la unión de azúcares, formando un núcleo de unión a ligando resistente a proteasas . El ligando más común son los residuos de manosa terminales, pero también se unen la N -acetilglucosamina y la fucosa. ^{[ 8 ]}

La interacción principal entre CRD-4 y su ligando de azúcar se produce mediante la unión directa al Ca²⁺ conservado ^en el sitio de unión del azúcar, de forma similar al mecanismo de unión de la lectina de unión a manano (MBL). Sin embargo, una cuarta parte de la energía libre de unión del azúcar está asociada a las interacciones de apilamiento hidrofóbico que se forman entre una cara del anillo de azúcar y la cadena lateral de un residuo de tirosina conservado en el sitio de unión, lo cual no se observa en la MBL. A pesar de las similitudes en la unión de manosa entre el receptor de manosa y la MBL, estas diferencias sugieren que la unión de manosa por el receptor de manosa evolucionó de forma independiente a la de otras lectinas de tipo C. ^{[ 11 ]}

Individualmente, los CRD se unen a la manosa con una afinidad débil. Se cree que la unión de alta afinidad resulta de la agrupación de múltiples CRD. Esta agrupación permite la unión de ligandos ramificados multivalentes , como los oligosacáridos N-ligados de alta manosa . ^{[ 12 ]}

Se ha sugerido que el receptor de manosa puede existir en al menos dos conformaciones estructurales diferentes . Los CRD de tipo C están separados por regiones de enlace de 10 a 20 aminoácidos que contienen varios residuos de prolina , cuya cadena lateral cíclica es bastante rígida y favorece una conformación en la que el dominio N-terminal rico en cisteína se extiende lo más lejos posible de la membrana plasmática. ^{[ 13 ]}

Alternativamente, las interacciones entre los dominios CRD vecinos podrían mantenerlos muy cerca uno del otro y provocar que la región extracelular del receptor se doble, acercando el dominio N-terminal rico en cisteína a los dominios CRD. Esto posicionaría a los dominios CRD 4 y 5 lo más lejos posible de la membrana para maximizar su interacción con posibles ligandos. La resistencia a la proteólisis mostrada por los dominios CRD 4 y 5 sugiere que sí se producen interacciones físicas entre ambos dominios, lo que respalda la existencia de esta conformación en forma de U. ^{[ 13 ]}

Se cree que las transiciones entre estas dos conformaciones ocurren de manera dependiente del pH, regulando la selectividad y liberación del ligando durante la endocitosis. Se piensa que el pH más bajo y ácido de los endosomas tempranos es responsable de la liberación del ligando. ^{[ 13 ]}

Una forma funcional y soluble del receptor de manosa se produce tras la escisión proteolítica de la forma unida a la membrana por metaloproteasas presentes en el medio extracelular. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

La proteína soluble consiste en toda la región extracelular del receptor y puede estar involucrada en el transporte de proteínas manosiladas fuera de los sitios de inflamación . ^{[ 9 ]} Se ha demostrado que la liberación del receptor de manosa de los macrófagos aumenta tras el reconocimiento de patógenos fúngicos como Candida albicans y Aspergillus fumigatus , lo que sugiere que la forma soluble puede desempeñar un papel en el reconocimiento de patógenos fúngicos. De esta manera, el equilibrio entre el receptor de manosa unido a la membrana y el soluble podría afectar la focalización de los patógenos fúngicos durante el curso de la infección. ^{[ 16 ]}

El receptor de manosa está altamente glicosilado y sus sitios de glicosilación N-ligada están altamente conservados entre ratones y humanos, lo que indica un papel importante para esta modificación postraduccional . La presencia de residuos de ácido siálico en los glicanos N-ligados del receptor de manosa es importante para su función en la unión tanto a glicoproteínas sulfatadas como manosiladas. La sialilación regula la multimerización del receptor, que se sabe que influye en la unión a glicoproteínas sulfatadas. También se sabe que los residuos terminales de ácido siálico son necesarios para la unión a glicanos manosilados. La ausencia de ácido siálico reduce la capacidad del receptor para unirse e internalizar glicanos manosilados, pero no afecta su localización en la membrana plasmática ni su actividad endocítica. ^{[ 9 ] [ 17 ]}

Varios microorganismos patógenos, incluidos C. albicans , ^{[ 15 ] [ 18 ]} Pneumocystis carinii ^{[ 19 ] [ 20 ]} y Leishmania donovani ^{[ 21 ] [ 22 ]} muestran glicanos en sus superficies con residuos de manosa terminales que son reconocidos por los CRD de tipo C del receptor de manosa, actuando así como un marcador de lo ajeno. Tras el reconocimiento, el receptor internaliza el patógeno unido y lo transporta a los lisosomas para su degradación a través de la vía fagocítica . De esta manera, el receptor de manosa actúa como un receptor de reconocimiento de patrones . La presencia de un motivo de secuencia diaromática FENTLY (Phe-Glu-Asn-Thr-Leu-Tyr) en la cola citoplasmática del receptor es vital para su internalización mediada por clatrina. ^{[ 6 ]} Esto está respaldado por la evidencia de que las células Cos-1 transfectadas con el receptor de manosa que carece de su cola C-terminal son incapaces de endocitar C. albicans y P. carinii . ^{[ 6 ]}

Sorprendentemente, los ratones con deficiencia del receptor de manosa no muestran una mayor susceptibilidad a la infección, lo que sugiere que el receptor no es esencial para la fagocitosis. Sin embargo, no se puede descartar su participación, ya que otros mecanismos podrían compensarla. Por ejemplo, la infección de ratones con deficiencia del receptor de manosa con P. carinii resultó en un mayor reclutamiento de macrófagos al sitio de la infección. Además, otros receptores presentes en la superficie de las células fagocíticas, como DC-SIGN , SIGNR1 y Endo180, exhiben una capacidad de unión a ligandos similar a la del receptor de manosa, por lo que es probable que, en su ausencia, estas proteínas puedan compensar e inducir la fagocitosis. ^{[ 6 ]}

Se cree que la capacidad del receptor de manosa para facilitar la internalización de patógenos también contribuye a la infección por Mycobacterium tuberculosis y Mycobacterium leprae . Estas bacterias residen y se multiplican en los macrófagos, impidiendo la formación del fagolisosoma para evitar su degradación. Por lo tanto, al mediar su entrada en el macrófago, el bloqueo del receptor de manosa ayuda a estos patógenos a infectar y crecer en su célula diana. ^{[ 6 ] [ 23 ]}

Las regiones CRD del receptor de manosa en las células endoteliales sinusoidales del hígado eliminan diversos materiales de desecho, desde macromoléculas solubles hasta partículas grandes. ^{[ 24 ]} Estos incluyen enzimas lisosomales, ^{[ 25 ]} cadenas α de colágeno, ^{[ 26 ]} propéptidos C-terminales de procolágenos tipo I, ^{[ 27 ]} y activador tisular del plasminógeno. ^{[ 28 ]} Los estudios de unión indican que cada célula endotelial sinusoidal del hígado expresa una reserva superficial de 20 000 a 25 000 receptores de manosa. El receptor de manosa en la célula endotelial sinusoidal del hígado es un receptor de reciclaje rápido, con una Ke (constante de velocidad de endocitosis) de 4,12 min⁻¹, que corresponde a una vida media de 10 s para la reserva superficial de complejos receptor-ligando. ^{[ 29 ]}

A diferencia de los macrófagos que utilizan los receptores de manosa para la fagocitosis de materia particulada >200  nm, el receptor de manosa en las células endoteliales sinusoidales del hígado media la endocitosis mediada por clatrina de macromoléculas y nanopartículas <200  nm. ^{[ 24 ]}

El receptor de manosa también puede desempeñar un papel en la captación y presentación de antígenos por células dendríticas inmaduras en el sistema inmunitario adaptativo. Tras unirse al receptor, los antígenos manosilados se internalizan y transportan a compartimentos endocíticos dentro de la célula para su carga en moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) u otras moléculas de presentación de antígenos relacionadas. Un ejemplo indirecto de esto es el procesamiento del antígeno glicolipídico lipoarabinomanano , derivado de micobacterias . El lipoarabinomanano (LAM) se presenta a las células T en complejo con CD1b, pero también puede unirse al receptor de manosa. Dado que la presencia de manano , un ligando alternativo, inhibe la proliferación de células T dependiente de LAM, se sugiere que el receptor se une al LAM extracelular, lo internaliza y luego lo transporta a vesículas endocíticas para su carga en CD1b. ^{[ 8 ]}

Las células dendríticas maduras y los macrófagos utilizan el receptor de manosa para la presentación de antígenos de una manera diferente. El receptor soluble y escindido se une a los antígenos circulantes y los dirige a las células efectoras en los órganos linfoides a través de su dominio rico en cisteína, activando así el sistema inmunitario adaptativo. ^{[ 8 ]}

La cola citoplasmática del receptor de manosa no contiene motivos de señalización, sin embargo, se ha demostrado que el receptor es esencial para la producción de citocinas tanto proinflamatorias como antiinflamatorias , lo que indica un papel más pasivo del receptor en la fagocitosis de patógenos. ^{[ 6 ] [ 8 ]} Esto sugiere que el receptor de manosa es asistido por otros receptores de la superficie celular para desencadenar una cascada de señalización. Por ejemplo, se ha demostrado que las células HEK 293 cotransfectadas con el receptor de manosa humano y el ADNc del receptor tipo Toll 2 humano son capaces de secretar IL-8 en respuesta a la infección por P. carinii , mientras que las transfectadas con cualquiera de los receptores por separado no lo hicieron. ^{[ 30 ]} Es posible que los dos receptores formen un complejo en la superficie celular que facilite la transducción de señales ante un desafío patógeno.

Otra función clave del receptor de manosa es regular los niveles de moléculas liberadas en la circulación durante la respuesta inflamatoria. En respuesta a eventos patológicos, se liberan glicoproteínas, como hidrolasas lisosomales , activador tisular del plasminógeno y mieloperoxidasa de neutrófilos , para combatir los microorganismos invasores. Una vez que la amenaza ha disminuido, estas glicoproteínas pueden dañar los tejidos del huésped, por lo que sus niveles en la circulación deben controlarse estrictamente. ^{[ 6 ]}

Los oligosacáridos de alta manosa presentes en la superficie de estas glicoproteínas actúan para marcar su naturaleza transitoria, ya que finalmente son reconocidos por el receptor de manosa y eliminados de la circulación. Los ratones con deficiencia del receptor de manosa tienen menor capacidad para eliminar estas proteínas y muestran concentraciones elevadas de varias hidrolasas lisosomales en la sangre. ^{[ 5 ]}

En consonancia con esta función, el receptor de manosa se expresa en niveles bajos durante la inflamación y en niveles altos durante la resolución de la inflamación, para asegurar que los agentes inflamatorios se eliminen de la circulación solo en el momento adecuado. ^{[ 5 ]}

El dominio N-terminal rico en cisteína del receptor de manosa desempeña un papel importante en el reconocimiento de las hormonas glicoproteicas sulfatadas y su eliminación de la circulación. ^{[ 8 ]}

Las hormonas glicoproteicas como la lutropina , que desencadena la liberación del óvulo durante la ovulación , deben estimular sus receptores en pulsos para evitar la desensibilización de los mismos . Los glicanos en su superficie están recubiertos con N -acetilgalactosamina sulfatada (GalNAc), lo que los convierte en ligandos para el dominio de homología de ricina rico en cisteína del receptor de manosa. Esta etiqueta asegura un ciclo de liberación, estimulación y eliminación de la circulación. ^{[ 7 ]}

Los ratones knockout que carecen de la enzima necesaria para añadir la estructura de recubrimiento de GalNAc sulfatado presentan vidas medias más largas para la lutropina, lo que resulta en una mayor activación del receptor y producción de estrógenos . Las hembras knockout alcanzan la madurez sexual más rápidamente que sus homólogas de tipo silvestre, tienen un ciclo estral más prolongado y producen más camadas. Por lo tanto, la etiqueta de GalNAc sulfatado es muy importante en la regulación de las concentraciones séricas de ciertas hormonas glicoproteicas. ^{[ 7 ]}