familia Kindlin de proteine Adaptoare

o jumătate de secol de cercetare și > 75 000 de publicații au cimentat rolul fundamental al integrinelor ca conducte majore de comunicare între mediul extracelular și interiorul celulelor. Servind ca receptori de suprafață celulară pentru numeroși liganzi extracelulari, heterodimerii integrin IX și IX sunt implicați integral în răspunsurile fiziologice și patofiziologice ale practic tuturor tipurilor de celule. Legarea excesivă sau suprimată a ligandului la integrine este implicată în multe boli, inclusiv cancer, inflamație și boli cardiovasculare.

din primele studii ale integrinelor asupra celulelor sanguine, a devenit evident că capacitatea lor de a servi ca receptori funcționali trebuie să fie strict controlată. Integrinele de pe trombocite și leucocite trebuie să treacă rapid dintr-o stare de repaus, unde prezintă o activitate minimă de legare a ligandului într-o stare activată, unde pot angaja liganzi cu afinitate și aviditate ridicate. Prin urmare, moleculele și mecanismele care guvernează activarea integrinei au devenit și au rămas teme majore de cercetare. Deși au fost descriși mulți modulatori, atât activatori, cât și inhibitori, 2 proteine intracelulare, taline și kindline, sunt acum cunoscute că joacă roluri esențiale în activarea integrinei. Talinele și kindlinele se leagă direct de motive similare, dar care nu se suprapun, în cozile citoplasmatice scurte ale subunităților integrin-XV. Această perspectivă se concentrează pe kindlins; acesta oferă un scurt rezumat al înțelegerii noastre actuale a structurii și funcției lor și apoi prezice câteva direcții viitoare în care cercetarea asupra familiei kindlin este probabil să continue.

Kindlins

există 3 kindlins la mamifere. Kindlin-1 se găsește în principal în celulele ectodermice, kindlin-2 este larg distribuit și se găsește în cardiomiocite, celule endoteliale și fibroblaste, iar kindlin-3 este limitat în primul rând la celulele hematopoietice. Cu toate acestea, mai multe tipuri de celule exprimă >1 kindlin. Fiecare kindlin este o proteină care conține domeniu FERM, numită astfel pentru un motiv găsit în proteina 4.1, ezrin, radixin și monesin, care conțin subdomenii F1, F2 și F3. În kindlins, F1 este precedat de un subdomeniu F0 n-terminal (Figura), care nu este rar printre proteinele domeniului FERM. Distingerea kindlins de alte proteine din domeniul FERM este transecția F2 de către un domeniu PH. Domeniile PH sunt adesea legate de lipide, iar legarea lipidelor de kindlins ajută la direcționarea acestora către membrane, o localizare importantă în activarea integrinei. Cei 3 membri ai familiei kindlins sunt similari între ei (53% identitate de secvență de aminoacizi între kindlin-2 și kindlin-3). În compararea secvențelor de aminoacizi ale kindlins, regiunile variabile sunt intercalate între regiunile conservate; probabil, regiunile comune mediază funcții comune între kindlins și regiunile variabile conferă funcții unice kindlins individuale.1

trecutul

dovezi că kindlins sunt implicați integral în reglarea integrinei convergeau din mai multe linii distincte de investigare: (1) numeroase studii in vitro au arătat că supraexprimarea, eliminarea sau eliminarea kindlins modifică activarea integrinei2, 3; (2) în C. elegans,absența unc-112, omologul kindlin, recapitulează fenotipul care rezultă din absența omologilor integrinei subunități și ILK (integrina – kinază legată)4; (3) bolile umane au fost asociate cu mutații/deficiențe ale kindlin-1 (Sindromul Kindler ) și kindlin-3 (LADIII) și reflectă deficitele de activare a integrinei la persoanele afectate5; (4) fenotipurile șoarecilor în care genele kindlin-1 și kindlin-3 au fost inactivate reflectă îndeaproape bolile umane; și (5) reducerea sau eliminarea kindlinelor individuale duce la patologii specifice țesuturilor, în concordanță cu deficitele de activare a integrinei. Împreună, aceste observații stabilesc rolul esențial al kindlin în funcțiile care depind de activarea integrinei.

prezentul

inițial, s-a crezut că angajarea integrinei-subunități cu domeniul principal al talinei a fost necesară și suficientă pentru activarea integrinei. Legarea talinei favorizează o tranziție conformațională a integrinei de la o conformație îndoită la o conformație extinsă, care este mai permisivă la angajarea ligandului.6 cu toate acestea, fenotipurile șoarecilor și oamenilor cu deficiențe de fiecare tip stabilesc importanța lor în activarea integrinei. Mai mult, în examinarea secvenței dependente de timp a evenimentelor în formarea aderențelor focale născute care conțin integrină în celule, kindlins au fost recrutați înainte de talin,7 contrar secvenței imaginate de talin mai întâi și apoi kindlins pentru a finaliza procesul de activare. Două observații mai recente au oferit o anumită claritate rolului kindlins în activare. În primul rând, rolurile kindlins și talin în activarea integrinei sunt distincte: deși talin a fost capabil să sporească legarea unui ligand monovalent, kindlins nu a putut realiza acest lucru, talin a fost necesar pentru modularea afinității, dar kindlins au fost necesare pentru gruparea integrinei care a dus la modularea avidității.8 deoarece integrinele la unii pacienți LADIII nu pot susține răspunsuri celulare productive, cum ar fi activarea plachetară și imunitatea înnăscută, gruparea integrinelor mediată de kindlins trebuie necesară pentru a monta răspunsuri funcționale. În al doilea rând, folosind celule în care genele kindlin-2 și talin au fost inactivate prin tehnologia genei knockout, s-a ajuns la concluzia că niciuna nu este suficientă și ambele sunt necesare pentru activarea optimă a integrinei.9

în ultimii 5 ani, au apărut noi perspective asupra biologiei kindlin: nu numai că controlează răspunsurile dependente de integrină, dar guvernează și unele răspunsuri celulare care sunt independente de legarea lor de integrină. Distincția depinde de capacitatea unui kindlin purtând mutații ale secvenței sale de legare a integrinei Gln-TRP (QW) în subdomeniul său F3 pentru a media în continuare răspunsuri funcționale specifice. Aceste răspunsuri depind de capacitățile kindlinelor de a funcționa ca proteine adaptoare. Peste 20 de parteneri kindlin au fost identificați până în prezent.10 pe măsură ce fiecare nou partener obligatoriu este identificat, repertoriul funcțiilor kindlins se extinde.

viitorul

din punctul nostru de vedere actual, pot fi avute în vedere mai multe domenii specifice ale progresului viitor pe kindlins.

structuri de înaltă rezoluție ale Kindlins și complexele sale multimoleculare

un progres major în înțelegerea noastră a kindlins a fost asigurat de structura cristalină a mutantului kindlin-2 în complex cu cozile citoplasmatice de integrină. Așa cum era de așteptat, QW din subdomeniul F3 a fost angajat în complex. De notat special, un dimer kindlin – 2 a fost detectat și implicat în activarea integrinei.11 această constatare interesantă va trebui să fie coroborată cu un kindlin de lungime întreagă. Dincolo de structura kindlins în sine, complexele lor cu alți parteneri obligatorii ar avansa în mod semnificativ domeniul. Microscopia crioelectronică a moleculelor care se asamblează cu kindlins va oferi o rezoluție înaltă a organizării complexelor de adeziune focală.

dinamica activării integrinei

foarte ambiguă este secvența temporală a evenimentelor care apar în timpul asamblării activării integrinei. Este nevoie de abordări care urmăresc recrutarea partenerilor de legare în timpul semnalizării integrin inside-out și outside-in între integrine. Microscopia de înaltă rezoluție oferă posibilitatea de a urmări nu numai recrutarea moleculelor în formarea complexelor focale, ci și ieșirea temporizată a acestor molecule, deoarece acestea concurează pentru siturile de legare suprapuse pe integrine.

modul în care Kindlins mediază activarea integrinei

modelul predominant pentru rolul talinului în activarea integrinei este disocierea/separarea cozilor citoplasmatice de la 7 la 12,determinând o schimbare în juxtapoziționarea elicelor transmembranare și, în cele din urmă, tranzițiile regiunii extracelulare de la o conformație îndoită la una extinsă.13 în timpul acestui proces, talin poate concura, de asemenea, cu filamin, un inactivator de integrină14; iar deplasarea filaminei poate promova activarea integrinei. Talin trebuie să fie supus unei demascări a situsului său de legare a integrinei pentru a induce aceste modificări conformaționale în integrină.15 rolul lui Kindlin este de a grupa integrinele, dar acestea sunt singurele roluri ale acestor molecule în procesul de activare? Rămâne de văzut dacă talin se inserează și în procesul de grupare și dacă kindlin poate induce modificări conformaționale cu heterodimerul integrinei care îmbunătățește activarea integrinei. Se presupune că kindlinii sunt legați constitutiv de integrine, dar totuși un eveniment activator în reglementarea activității kindlin nu a fost exclus în mod sistematic.

ar fi obișnuit să închei un comentariu cu un scurt rezumat, dar așa cum am încercat să transmitem, povestea lui kindlins este încă în curs de dezvoltare. Există multe domenii ale biologiei kindlin care au nevoie de studii mai aprofundate. Baza structurală și implicarea dinamică a kindlins în activarea integrinei și noile funcții independente de integrină sunt direcții evidente care necesită un accent suplimentar. Interacțiunile neprevăzute pot extinde și mai mult rolurile kindlins în biologia celulară.

mulțumiri

acesta este un comentariu foarte scurt despre kindlins. Suntem foarte limitați în ceea ce privește lungimea și numărul de referințe care pot fi citate și ne cerem scuze sincer colegilor ale căror contribuții nu au putut fi recunoscute în mod adecvat.

note de subsol