La Matriz Extracelular (ECM)


Volver a la Página Índice Español
© 1996–2014 themedicalbiochemistrypage.org, LLC | info @ themedicalbiochemistrypage.org

Introducción

La matriz extracelular (MEC) es una entidad estructuralmente compleja que rodea y soporta las células que se encuentran en los tejidos de los mamíferos. La MEC también es comúnmente conocida como tejido conectivo. La MEC está compuesta principalmente de 3 clases de moléculas:

1. Proteínas Estructurales: colágeno y elastina.

2. Proteínas Especializadas: e.j. Fibrilina, fibronectina y laminina.

3. Proteoglicanos: estos están compuestos de una proteína centrala la cual se unen cadenas largas de unidades de disacáridos repetitivos llamados glicosaminoglicanos (GAGs) formando así compuestos complejos de alto peso molecular que conforman la MEC. Los proteoglicanos se describen en la sección de Glicosaminoglicanos y Proteoglicanos.

Regreso al inicio

Colágenos

Los colágenos son las proteínas más abundantes del reino animal al igual que la proteína más importante de la MEC. Existen al menos 30 diferentes genes de colágeno dispersos en el genoma humano. Estos 30 genes generan una serie de proteínas que se combinan de varias formas para crear 20 diferentes tipos de fibrillas de colágeno. Los tipos de colágeno I, II y III son los más abundantes y forman fibrillas de estructura similares. El colágeno tipo IV forma un retículo bidimensional y es el componente principal de la lámina basal de los epitelios. Los colágenos son predominantemente sintetizados por los fibroblastos pero las células epiteliales también sintetizan estas proteínas.

La estructura fundamental más alta de los colágenos es una proteína larga, tubular y de diámetro pequeño. El colágeno tipo I, por ejemplo, tiene 300nm de longitud, 1.5nm de diámetro y consiste en 3 subunidades enrolladas, dos cadenas α1 (I) y una cadena α2 (I). Cada cadena consiste de 1050 amino ácidos característicamente enrollados entre sí en una hélice triple con rotación hacia la derecha. Existen 3 amino ácidos por cada vuelta de la hélice y cada tercer amino ácido es una G. Los colágenos también son ricos en prolina e hidroxiprolina. Los anillos de pirrolidona gruesos y compuestos de prolina se ubican por fuera de la triple hélice.

Las interacciones laterales de las triples hélices de colágeno resultan en la formación de fibrillas de aproximadamente 50nm de diámetro. El empaquetamiento de colágeno es tal que las moléculas adyacentes están desplazadas aproximadamente ¼ de su longitud (67nm). Esta organización intercalada produce un efecto estriado que puede ser observado bajo un microscopio electrónico.

Los procolágenos son proteínas precursoras utilizadas para sintetizar los colágenos. Los procolágenos tipo I contienen unos 150 amino ácidos adicionales en la N-terminal y 250 adicionales en la C-terminal. Estos pro-dominios son globulares y forman múltiples puentes de disulfuro entre sus cadenas. Estos puentes de disulfuro estabilizan a la proproteína y permiten que se forme la triple hélice.

Las fibras de colágeno empiezan a ensamblarse en el RE y en los complejos de Golgi. La secuencia de señalización es removida y se realizan varias modificaciones en las cadenas de colágeno. Igualmente, ciertos residuos de prolina son hidroxilados por la prolil 4-hidroxilasa y prolil 3-hidroxilasa y ciertos residuos de lisina también son hidroxilados por la lisil hidroxilasa. Las dos prolil hidroxilasas son absolutamente dependientes de la vitamina C como co-factor. La glicosilación de tipo de unión-O también ocurre durante su transporte a través del complejo de Golgi. Luego de la finalización de su procesamiento, los procolágenos son secretados hacia el espacio extracelular en donde las enzimas extracelulares remueven los prodominios. Las moléculas de colágeno entonces prosiguen a polimerizarse para formar fibrillas de colágeno. Al mismo tiempo que se forman las fibrillas se da la oxidación de ciertos residuos de lisina por la lisil oxidasa, una enzima extracelular, y así formando aldehídos reactivos. Esos aldehídos reactivos forman uniones cruzadas entre dos cadenas y de ese modo estabilizan la estructura intercalada de las fibrillas de colágeno.

La tabla a continuación enumera las características de los 12 tipos más comunes de fibrillas de colágeno. Como se ha establecido previamente, existen al menos 20 diferentes tipos de fibrillas de colágeno en diversas MECs en el organismo.

Tipos de Colágeno

Tipo Composición de la Cadena Símbolo(s) del Gen Detalles Estructurales Localización
I [α1(I)]2[α(I)] COL1A1, COL1A2 300nm, 67nm fibrillas en banda piel, tendón, hueso, etc.
II [α1(II)]3 COL2A1 300nm, pequeñas 67nm fibrillas cartílago, humor vítreo
III [α1(III)]3 COL3A1 300nm, pequeñas 67nm fibrillas piel, músculo, frecuentemente con tipo I
IV [α1(IV)2[α2(IV)] COL4A1 por COL4A6 390nm dominio globular C-terminal, no fibrilar toda la lámina basal
V [α1(V)][α2(V)][α3(V)] COL5A1, COL5A2, COL5A3 390nm dominio globular N-terminal, fibras pequeñas mayoría de tejido intersticial, assoc. con tipo I
VI [α1(VI)][α2(VI)][α3(VI)] COL6A1, COL6A2, COL6A3 150nm, N+C term. Dominios globulares, microfibrillas, 100nm fibrillas en banda mayoría de tejido intersticial, assoc. con tipo I
VII [α1(VII)]3 COL7A1 450nm, dímero epitelio
VIII [α1(VIII)]3 COL8A1, COL8A2   algunas células endoteliales
IX [α1(IX)][α2(IX)][α3(IX)] COL9A1, COL9A2, COL9A3 200nm, dominio globular N-term. unido a proteoglicano cartílago, assoc. con tipo II
X [α1(X)]3 COL10A1 150nm, dominio globular C-term. cartílago hipertrófico y mineralizante
XI [α1(XI)][α2(XI)][α3(XI)] COL11A1, COL11A2 300nm, fibras pequeñas cartílago
XII α1(XII) COL12A1   interactúa con tipo I y III

Regreso al inicio

Importancia Clínica de las Alteraciones del Colágeno

Los colágenos son las proteínas más abundantes del cuerpo. Las alteraciones en la estructura del colágeno debidas a genes anormales o a un procesamiento anormal de las proteínas del colágeno resultan en varias enfermedades, por ejemplo, el síndrome Alport, síndrome de Larsen y varias condro-displasias al igual que otros síndromes asociados a la osteogénesis imperfecta y el síndrome de Ehlers-Danlos.

El síndrome de Ehlers-Danlos (SED) se asocia con al menos diez diferentes desordenes que son clínica y bioquímicamente distintos, sin embargo, todos manifiestan debilidad estructural en el tejido conectivo como resultado de los defectos en la estructura de los colágenos. La osteogénesis imperfecta (OI) también abarca más de un desorden. Se han identificado por lo menos cuatro desórdenes clínica y bioquímicamente distintos y se los clasifica como tipo I (moderado), tipo II (perinatal letal), tipo III (deformante) y tipo IV (moderado deformante). Los cuatro tipos se caracterizan por múltiples fracturas y consecuentemente deformaciones óseas.

El síndrome de Marfan (SMF) se manifiesta como un desorden del tejido conectivo y se creía que era el resultado de colágenos anormales. Sin embargo, existe evidencia reciente que sugiere que el SMF es el resultado de mutaciones en la proteína extracelular, fibrilina, la cual es un constituyente integral de las microfibrillas no-colagenosas de la matriz extracelular.

Regreso al inicio

Fibronectina

El papel de las fibronectina consiste en unir las células a una variedad de matrices extracelulares. La fibronectina une las células a todas las matrices excepto la del tipo IV que involucra a la laminina como la molécula de adhesión. Las fibronectinas son dímeros de 2 péptidos similares. Cada cadena mide 60–70nm de longitud y 2-3nm de grosor. Al menos 20 diferentes cadenas de fibronectina han sido identificadas que surgen del procesamiento alternativo "splicing" del RNA de la copia primaria de un sólo gen de la fibronectina.

Las fibronectinas contienen por lo menos 6 dominios doblados estrechamente cada uno con una alta afinidad por un diferente sustrato, como por ejemplo, heparan sulfato, colágeno (dominios separados para los tipo I, II y III), fibrina y receptores de superficie. El dominio de unión de receptores en la superficie celular contiene siempre la misma secuencia de amino ácidos, RGDS.

Regreso al inicio

Laminina

Todas las láminas basales contienen un mismo grupo de proteínas determinadas y GAGs. Estas son el colágeno tipo IV, proteoglicanos de heparan sulfato, entactina y laminina. A la lámina basal se la llama frecuentemente matriz tipo IV. Todos los componentes de la lámina basal son sintetizados por las células que yacen sobre ésta. La laminina une las superficies celulares a la lámina basal.

Regreso al inicio

Tipos de Matrices más Representativas Producidas por Células de los Vertebrados

Colágeno Proteína de Anclaje Proteoglicano Receptor en la Superficie Celular Células
I fibronectina sulfatos de condroitina y dermatan integrina fibroblastos
II fibronectina chondroitina sulfato integrina condrocitos
III fibronectina heparan sulfato y heparina integrina hepatocitos inactivos, epiteliales; assoc. A fibroblastos
IV laminina heparan sulfato y heparina receptores de laminina todas las células epiteliales, células endoteliales, hepatocitos regenerativos
V fibronectina heparan sulfato y heparina integrina fibroblastos inactivos
VI fibronectina heparan sulfato integrina fibroblastos inactivos

Regreso al inicio
Volver a la Página Índice Español
Michael W King PhD | © 1996–2014 themedicalbiochemistrypage.org, LLC | info @ themedicalbiochemistrypage.org

Última modificación: 18 de diciembre de 2014