Proteïna surfactant C

De Viquipèdia
Salta a: navegació, cerca
1spf opm
Proteïna surfactant C
Identificadors
Símbol SP-C
HUGO [1]
Entrez 6440
OMIM 178620
RefSeq NM_003018
UniProt P11686
Altres dades
Locus Cr. cromosoma 8 8

La proteïna surfactant C o també coneguda per les sigles en anglès SP-C, és una proteïna codificada en humans pel gen SFTPC ubicat al cromosoma 8 (8p21.3) del genoma humà. Es troba al surfactant pulmonar sent l'1% de la seva composició i, juntament amb la resta de proteïnes surfactants com són SP-A, SP-B i SP-D, (anomenats segons el seu ordre cronològic de descobriment) constitueixen el 7-10% d'aquest. La funció principal del surfactant és reduïr la tensió superficial de la interfase aire-aigua als alveols, evitant així que els pulmons colapsin al final de l'expiració. La SP-C, doncs, bàsicament modula les propietats físiques de la capa de surfactant sota les dinàmiques condicions que tenen lloc durant el cicle respiratori.

Composició i estructura[modifica | modifica el codi]

Seqüència d'aminoàcids i estructura de la Proteïna Surfactant C (SP-C)

La proteïna surfactant C forma part del grup de heteroproteïnes, ja que està unida a un lípid amb el qual constitueix una lipoproteïna. El pèptit és un monòmer amb una masa molecular de 4,2 kD aproximadament format per 35 residus. A partir de la tècnica de l’espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear s’observa com la proteïna, en un dissolvent aquós (tal com una solució de cloroform o metanol), adopta una estructura tridimensional definida per una hèlix alfa de 37 Å, la qual és molt regular i rígida. Aquesta hèlix alfa fa referència a dos terços de la proteïna, mentre que la seqüència restant correpon a un segment N-terminal desestructurat compost pels aminoàcids prolina i cisteïna.

El segment central de 23 Å de longitud d'aquesta hèlix alfa és la que dóna densitat a la bicapa de dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) pel seu caràcter hidrofòbic, degut a la composició d’alifàtics amb cadenes laterals ramificades principalment de valines. Així doncs, la regió de l'hèlix alfa de la SP-C adopta una posició transmembrana en la bicapa.

La proteïna SP-C és la única proteïna del surfactant pulmonar que està específicament expressada en el parènquima pulmonar. Concretament, és sintetitzada per les cèl·lules epitelials alveolars de tipus II.

En resum, l'estructura de la SP-C ve determinada per aquesta sèrie de punts:

  • La posició N-terminal inclou els vuit primers residus de la cadena d'aminoàcids.
  • Conté una hèlix alfa de 37 Å estable i regular que va des del residu Asparagina-9 fins al residu Glicina-34, ambdós inclosos.
  • Una cadena de palmitoil s'enllaça amb la Cisteïna-5, i un altre palmitoil amb la Cisteïna-6 mitjançant enllaços tioèsters.
  • Una cadena de palmitoil s'enllaça amb la Lisina-11 a partir d'un enllaç tipus amida.
  • El residu 33 de la cadena d'aminoàcids, és la Metionina que s'oxida a sulfòxid de Metionina.
  • En la posició C-terminal, la Leucina-35 realitza un enllaç tipus èster amb un metil. Aquest segment C-terminal adopta una orientació transmembrana en la bicapa de fosfolípids.

La formació en els humans de la SP-C prové d’una proteïna secretada a l’espai alveolar, anomenada proSP-C. Aquesta proteïna precursora és codificada pel gen SFTPC situat en el braç curt del cromosoma 8. La proSP-C forma part de la classe de proteïnes de membrana integrals tipus II, la qual consta de 197 aminoàcids amb un pes molecular entorn als 21 kDa. La producció de SP-C es basa mitjançant quatre procediments de proteòlisi sobre la proSP-C en compartiments cel·lulars distals a la medial de l'aparell de Golgi, que, gràcies al transport vesicular, arriba als cossos laminars del teixit pulmonar, on s'emmagatzema fins a la secreció al lumen alveolar on realitza la seva funció al surfactant pulmonar.

Finalment, cal resssaltar que en el procés de biosíntesi i maduració de la proteïna C del surfactant pulmonar, el seu segment transmembrana orienta el carboni terminal cap al lúmen del reticle endoplasmàtic, mentre que el N-terminal queda orientat cap al citosol. L'estudi d'emissió fluorescent de la SP-C, indica que el segment N-terminal es localitza a la superficie de les membranes i queda perfectament exposat al medi aquós. Malgrat que l'evidència és encara insuficient, es sospita que aquest segment N-terminal de la proteïna C del surfactant, gràcies a les seves interaccions i conformació, podria realitzar un rol especialment important en la distribució lateral de la proteïna en les bicapes i monocapes de surfactant.

Malgrat que no s'ha evidenciat en procediments in vivo, l'evidència científica in vitro mostra com la proteïna orienta el carboni terminal cap a la superfície aèria de l'alvèol.

Funcions[modifica | modifica el codi]

El rol principal d'aquesta proteïna és ajudar a proporcionar al surfactant les seves propietats biofísiques per a reduir la tensió superficial del líquid en la interfase líquid- aire dels alvèols i estabilitzar, conseqüentment, l'estrucutra broncoalveolar. Aquesta característica permet estabilitzar el cicle inspiració-expiració i l'òptim funcionament de les vies aèries. Tot i així, els efectes de la proteïna SP-C en les propietats característiques de la bicapa fosfolipídica del surfactant, no difereixen de la resta de proteïnes transmembrana que constitueixen aquesta substància, tot i que encara no es coneix perfectament el seu mecanisme de funcionament per això avui dia, encara hi ha una porta oberta en la investigació sobre quina és la funció específica que dessenvolupa la proteïna C en les propietats del surfactant.

La proteïna C del surfactant és la més específica de les proteïnes del surfactant pulmonar en quant a les activitats biofísiques que dessenvolupa. S'han realitzat experiments en animals, concretament en ratolins, que demostren que una desactivació genètica de l'expressió del gen per codificar aquesta proteïna, paradoxalment, permet als animals respirar i sobreviure. Tot i així, l'evidència científica mostra que el surfactant d'aquests animals modificats és més inestable amb baixos volums al pulmó i que, per tant, una manca en la proteïna SP-C està estretament lligada amb problemes respiratoris severs en humans.[1]

Una de les característiques de la SP-C, és que permet el pas de fosfolípids entre les capes de la membrana. Aquesta propietat permet formar pel·lícules de fosfolípids interfacials. Això és gràcies al caràcter dinàmic associat al segment N-terminal, i la seva capacitat d'interaccionar amb les membranes o monocapes diferents d'on s'insereix la seva part intermembranosa (l'hèlix alfa).

Problemes relacionats amb la deficiència de la Proteïna C del Surfactant[modifica | modifica el codi]

El correcte funcionament de la SP-C està lligat amb el seu procés previ de maduració a través del qual el seu precursor es modificat per formar la proteïna funcional. En aquestes fases és imprescindible que es cumpleixin els següents requisits:[2]

  • La proteïna sintetitzada ha d'estar en una orientació exacta cap al reticle endoplasmàtic.
  • L'ancoratge dels dominis transmembrana han d'estar orientats minuciosament.
  • S'ha de produir una conformació apta de les estructures que la componen.
  • Transport eficient d'aquesta proteïna cap als compartiments intracel·lulars on estigui destinada.

Quan les anteriors directrius no han estat efectuades de manera exacta i encertada, la SP-C no adquireix una conformació madura i es produirà una aglomeració en proporcions estructuralment deficients. Aquest factor afecta directament a la funcionalitat en el sistema respiratori de l'organisme, ja què la deficiència de maduresa de la SP-C dóna lloc a una composició anormal de surfactant pulmonar i per tant a una deficiència respiratoria.[3]

Tal com s'ha mencionat anteriorment, la SP-C en humans és codificada pel gen SFTPC. S'ha evidenciat científicament que les mutacions en aquest gen i/o posteriors maduracions errònies de la SP-C tenen un impacte significatiu en el conjunt de malalties inflamatòries de l'estructura alvèol-intersticial, referenciades com malalties intersticials difuses del pulmó (MPID).[4] La mutació més comú és la 173T i afecta a un 30% del total de cassos i pot afectar de manera molt diferent segons l'individu.

Per altra banda, la deficiència de la proteïna surfactant B ha mostrat estar relacionada amb l'acumulació de la SP-C, donant peu a pensar que la maduració d'aquesta requereix, o bé una interacció o una transformació membranosa promoguda per la SP-B.

La deficiència d'aquesta proteïna es tractada amb hydroxychloroquine però no s'han trobat evidències suficients per demostrar que funciona més enllà de casos aïllats.

Referències bibliogràfiques[modifica | modifica el codi]

  1. Glasser, M.; Burhans, Michael S.; Korfhagen, Thomas R.; Na, Cheng-Lun; Sly, Peter D.; et al. «Altered stability of pulmonary surfactant in SP-C-deficient mice». Proceedings of the National Academy of Sciences, 98, 11, 2001, pàg. 6366-6371. DOI: 10.1073/pnas.101500298. ISSN: 0027-8424. PMID: 11344267.
  2. Wang, W.; Russo, S.; Mulugeta, S.; Beers, M. «Biosynthesis of surfactant protein C (SP-C). Sorting of SP-C proprotein involves homomeric association via a signal anchor domain». The Journal of Biological Chemistry, 277, 22, 2002, pàg. 19929-37. DOI: 10.1074/jbc.M201537200. ISSN: 0021-9258. PMID: 11907042.
  3. Nogee, L. «Alterations in SP-B and SP-C expression in neonatal lung disease». Annual Review of Physiology, 66, 2004, pàg. 601-23. DOI: 10.1146/annurev.physiol.66.032102.134711. PMID: 14977415.
  4. Hartl, Dominik; Griese, Matthias «Intersticial lung disease in children-genetic background and associated phenotypes». Respiratory Research, 6, 1, 2005, pàg. 32. DOI: 10.1186/1465-9921-6-32. ISSN: 1465-993X. PMID: 15819986.