meio século de investigação e >75 000 publicações, garantiram o fundamental papel das integrinas como os principais canais de comunicação entre o ambiente extracelular e o interior das células. Ao servir como receptores de superfície celular para numerosos ligantes extracelulares, os heterodímeros de integrina α e β estão integralmente envolvidos nas respostas fisiológicas e fisiopatológicas de praticamente todos os tipos de células. A ligação excessiva ou suprimida do ligante às integrinas está implicada em muitas doenças, incluindo câncer, inflamação e doenças cardiovasculares.
desde os primeiros estudos de integrinas nas células sanguíneas, tornou-se evidente que sua capacidade de servir como receptores funcionais deve ser rigidamente controlada. As integrinas nas plaquetas e leucócitos devem transitar rapidamente de um estado de repouso, onde exibem atividade mínima de ligação ao ligante para um estado ativado, onde podem envolver ligantes com alta afinidade e avidez. Assim, as moléculas e mecanismos que governam a ativação da integrina tornaram-se e permaneceram grandes temas de pesquisa. Embora muitos moduladores, ativadores e inibidores, tenham sido descritos, 2 proteínas intracelulares, talinas e kindlins, agora são conhecidas por desempenhar papéis essenciais na ativação da integrina. Talinas e kindlins se ligam diretamente a motivos semelhantes, mas não sobrepostos, nas caudas citoplasmáticas curtas das subunidades integrina-β. Esta perspectiva se concentra nos kindlins; ele fornece um breve resumo de nossa compreensão atual de sua estrutura e função e, em seguida, prevê algumas direções futuras onde a pesquisa sobre a família kindlin é susceptível de prosseguir.
os Kindlins
existem 3 kindlins em mamíferos. Kindlin-1 é encontrada principalmente em ectodermal células, kindlin-2 é amplamente distribuída e encontrado em cardiomiócitos, células endoteliais e fibroblastos, e kindlin-3 é restrito, principalmente, de células hematopoiéticas. No entanto, vários tipos de células expressam >1 kindlin. Cada kindlin é uma proteína contendo domínio FERM, assim chamada por um motivo encontrado nas proteínas 4.1, ezrin, radixin e monesin, que contêm subdomínios F1, F2 e F3. Em kindlins, F1 é precedido por um subdomínio F0 N-terminal (figura), que não é raro entre as proteínas do domínio FERM. Distinguir kindlins de outras proteínas do domínio FERM é a transecção de F2 por um domínio de PH. Os domínios do PH são frequentemente ligação lipídica, e a ligação lipídica às kindlins ajuda a direcioná-las para as membranas, uma localização importante na ativação da integrina. Os 3 membros da família kindlins são semelhantes entre si (53% de identidade de sequência de aminoácidos entre kindlin-2 e kindlin-3). Ao comparar sequências de aminoácidos das kindlins, regiões variáveis são intercaladas entre regiões conservadas; presumivelmente, as regiões comuns medeiam funções compartilhadas entre as kindlins e as regiões variáveis conferem funções exclusivas às kindlins individuais.1
figura. Subdomínio organização do kindlin-2. Topo, subdomínios de kindlin – 2 e seus números de sequência correspondentes. Estrutura cristalina inferior do kindlin-2 (Código PDB 5XPY) com subdomínios destacados. Observe que F2-N é a porção N-terminal de F2 antes do domínio PH porque a estrutura não possui domínio PH e parte F2 C-terminal. Certas regiões que estão sob investigação são destacadas por setas, incluindo a hélice C-terminal que une F1 e F3; QW que interage com a integrina; e a caixa de clatrina que potencialmente se liga à clatrina.
O Passado
Evidência de que kindlins são integralmente envolvidos no integrina regulamento convergentes a partir de diferentes linhas de investigação: (1) numerosos estudos in vitro mostraram que a sobreexpressão, knockdown, ou knockout de kindlins altera integrina activation2,3; (2) em C. elegans, a ausência de unc-112, o kindlin homóloga, recapitula o fenótipo resultante da ausência de homólogos de integrina α – e β-subunidades e LAIA (integrina-vinculado quinase)4; (3) doenças humanas têm sido associados com mutações/deficiências de kindlin-1 (Síndrome de Kindler) e kindlin-3 (LADIII ) e refletir déficits em integrina ativação em afetado individuals5; (4) os fenótipos de ratos onde os genes de kindlin-1 e kindlin-3 foram inactivados de perto o espelho das doenças humanas; e (5) redução ou eliminação de indivíduo kindlins leva para tecido-patologias específicas, consistentes com os défices de integrina ativação. Juntas, essas observações estabelecem o papel essencial da kindlin em funções que dependem da ativação da integrina.
o presente
inicialmente, pensava-se que o engajamento da integrina β-subunidades com o domínio principal da Talina era necessário e suficiente para a ativação da integrina. A ligação de talin favorece uma transição conformacional da integrina de uma curvatura para uma conformação estendida que é mais permissiva ao envolvimento do ligante.6 no entanto, os fenótipos de camundongos e humanos com deficiências de cada kindlin estabelecem sua importância na ativação da integrina. Além disso, ao examinar a sequência dependente do tempo de eventos na formação de aderências focais nascentes contendo integrina nas células,as kindlins foram recrutadas antes da Talina, 7 ao contrário da sequência prevista da Talina primeiro e depois das kindlins para concluir o processo de ativação. Duas observações mais recentes forneceram alguma clareza ao papel dos kindlins na ativação. Primeiro, os papéis de kindlins e talin na ativação da integrina são distintos: embora talin tenha sido capaz de melhorar a ligação de um ligante monovalente, kindlins não conseguiu isso, talin foi necessário para modulação de afinidade, mas kindlins foram necessários para o agrupamento de integrinas levando à modulação de avidez.8 Como as integrinas em alguns pacientes com LADIII não podem suportar respostas celulares produtivas, como ativação plaquetária e imunidade inata, o agrupamento de integrinas mediado por kindlins deve ser necessário para montar respostas funcionais. Em segundo lugar, usando células nas quais os genes kindlin-2 e talin foram inativados pela tecnologia de nocaute genético, concluiu-se que nenhum deles é suficiente e ambos são necessários para a ativação ideal da integrina.9
nos últimos 5 anos, surgiram novos insights sobre a biologia da kindlin: eles não apenas controlam as respostas dependentes da integrina, mas também governam algumas respostas celulares que são independentes de sua ligação à integrina. A distinção depende da capacidade de uma kindlin que carrega mutações de sua integrina que liga a sequência Gln-Trp (QW) em seu subdomínio F3 para ainda mediar respostas funcionais específicas. Essas respostas dependem das capacidades das kindlins para funcionar como proteínas adaptadoras. Mais de 20 parceiros vinculativos kindlin foram identificados até o momento.10 à medida que cada novo parceiro vinculativo é identificado, o repertório das funções de kindlins se expande.
o futuro
do nosso ponto de vista atual, várias áreas específicas de progresso futuro nos kindlins podem ser imaginadas.
estruturas de alta resolução de Kindlins e seus complexos multimoleculares
um grande avanço em nossa compreensão das kindlins foi fornecido pela estrutura cristalina da kindlin-2 mutante em complexo com caudas citoplasmáticas de integrina. Como esperado, QW dentro do subdomínio F3 estava envolvido no complexo. De particular importância, um dímero kindlin-2 foi detectado e implicado na ativação da integrina.11 essa descoberta interessante precisará ser corroborada com um kindlin completo. Além da estrutura dos kindlins per se, seus complexos com outros parceiros de ligação avançariam significativamente no campo. A microscopia crio-eletrônica de moléculas que se montam com kindlins fornecerá alta resolução da organização de complexos de adesão focal.
dinâmica de ativação da integrina
muito ambígua é a sequência temporal de eventos que ocorrem durante a montagem da ativação da integrina. Abordagens que rastreiam o recrutamento de parceiros vinculativos durante a sinalização integrin inside-out e outside-in entre integrins são necessárias. A microscopia de alta resolução oferece a oportunidade de rastrear não apenas o recrutamento de moléculas na formação de complexos focais, mas também a saída cronometrada dessas moléculas à medida que competem por locais de ligação sobrepostos às integrinas.
Como Kindlins Mediar Integrina Ativação
O modelo vigente para talin papel da integrina é a ativação da sua dissociação/separação de α e β citoplasmática caudas,12, causando uma alteração no juxtapositioning das hélices transmembrana e, finalmente, as transições de extracelular região a partir de uma inclinação para uma conformação estendida.13 durante este processo, talin também pode competir com filamina, um inativador de integrina14; e o deslocamento de filamina pode promover a ativação da integrina. Talin deve passar por um desmascaramento de seu site de ligação de integrina para induzir essas mudanças conformacionais na integrina.15 o papel da Kindlin é agrupar integrinas, mas esses são os únicos papéis dessas moléculas no processo de ativação? Resta saber se a Talina também se insere no processo de agrupamento e se a kindlin pode induzir mudanças conformacionais com o heterodímero de integrina que aumenta a ativação da integrina. Presume-se que os Kindlins estejam ligados constitutivamente às integrinas, mas ainda assim um evento ativador na regulação da atividade kindlin não foi sistematicamente excluído.Seria Costume terminar um comentário com um breve resumo, mas como tentamos transmitir, a história de kindlins ainda está em desenvolvimento. Existem muitas áreas da biologia kindlin que precisam de estudos mais aprofundados. A base estrutural e o envolvimento dinâmico de kindlins na ativação da integrina e novas funções independentes da integrina São direções óbvias que exigem maior ênfase. Interações imprevistas podem ampliar ainda mais os papéis dos kindlins na biologia celular.
agradecimentos
este é um comentário muito breve sobre kindlins. Somos severamente limitados em comprimento e número de referências que podem ser citadas e realmente Pedimos desculpas aos colegas cujas contribuições não poderiam ser adequadamente reconhecidas.
Fontes de Financiamento
Este estudo foi apoiado pelos Institutos Nacionais de Saúde subsídios R01 HL096062, PO1 HL073311, e P01 HL076491.
Divulgações
Nenhum.
notas de rodapé
as opiniões expressas neste artigo não são necessariamente as dos editores ou da American Heart Association.
