miniatura|Podosomas (amarelos) en células de melanoma, xunto con núcleos celulares (azuis), actina (vermella), e un regulador da actina (verde).
Os podosomas son estruturas cónicas ricas en actina que se encontran na superficie externa da membrana plasmática de moitas células animais. O seu tamaño vai desde uns 0,5 µm a 2,0 µm de diámetro. Aínda que xeralmente están situadas por toda a membrana celular, estas estruturas singulares presentan un padrón de distribución polarizado nas células migrantes, situándose no bordo frontal entre o lamelipodio e a lamela. O principal propósito destas estruturas está relacionado coa motilidade celular e a invasión; por tanto, serven como sitios de adhesión e de degradación á matriz extracelular. Estas estruturas dinámicas aparecen en moitas células especializadas, como as células invasivas cancerosas, osteoclastos, células do músculo liso vascular, células endoteliais e en certas células inmunitarias como os macrófagos e células dendríticas.
Características
Un podosoma consta dun núcleo central rico en actina rodeado por proteínas de adhesión e armazón. Os filamentos de actina desas estruturas están moi regulados por moitos nucleadores de actina, activadores de polimerización, proteínas que se unen á actina e establecen enlaces cruzados, quinases, pequenas GTPases, e proteínas de armazón; por tanto, o recambio de actina total ocorre en cuestión de segundos. Para distinguir os podosomas doutros tipos de adhesións celulares utilízanse como marcadores as proteínas Tks5 e WASP (proteína da síndrome de Wiskott–Aldrich), xunto coa actina, cortactina e o complexo Arp2/3, para localizar e illar estas protrusións, porque Tks5 e WASP son exclusivas do podosoma cando se compara con outras estruturas celulares baseadas na actina.Shirai, Yuki & Tsunoyama, Taka-Aki & Hiramoto-Yamaki, Nao & Hirosawa, Koichiro & Shibata, Akihiro & Kondo, Kenichi & Tsurumune, Atsushi & Ishidate, Fumiyoshi & Kusumi, Akihiro & Fujiwara, Takahiro. (2017). Cortical actin nodes: Their dynamics and recruitment of podosomal proteins as revealed by super-resolution and single-molecule microscopy. PLOS ONE. 12. e0188778. 10.1371/journal.pone.0188778. Marc Symons, Cell Biology: Watching the First Steps of Podosome Formation, Current Biology, Volume 18, Número 19, 2008, Páxinas R925-R927, ISSN 0960-9822, https://doi.org/10.1016/j.cub.2008.08.034. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982208011111)
Na súa estrutura externa, os podosomas mostran dúas características distintivas: un núcleo de actina e un complexo do anel. Dentro do núcleo ou parte central atópanse os coordinadores da nucleación da actina. Concretamente, forman parte deste grupo de proteínas o compleo Arp2/3 e WASP cando están preto da membrana plasmática, ou a cortactina cando está a maior distancia. Uns filamentos de actina que emanan radialmente desde este núcleo denso chegan á membrana plasmática e entre os podosomas veciños.
No complexo do anel, as integrinas e as proteínas asociadas a integrinas serven para conectar o citoesqueleto a integrinas da superficie celular formando a protrusión externa que sobresae. Investigacións iniciais suxerían que a superestrutura dos podosomas era cilíndrica, pero novos avances en técnicas de obtención de bioimaxes alteraron esa percepción e mostran que o complexo do anel ten forma poligonal. Estes descubrimentos fixéronse posibles pola aplicación de análises bayesianos e de bleaching aos datos obtidos por microscopia de campo ancho estándar usando células que expresaban proteínas etiquetadas fluorescentemente específicas do complexo do anel do podosoma.
Tipicamente o tamaño do podosoma está entre 0,5 μm e 2,0 μm de diámetro e profundidade. O tempo de vida da estrutura é de só minutos, moito máis curto que o observado nos invadopodios.
Función
Pénsase que os podosomas están intimemente vinculados á motilidade celular dentro dos microambientes dos tecidos coordinando a degradación da matriz extracelular co movemento celular. A migración das células é esencial para un correcto desenvolvemento embrionario e, na madurez, para a curación de feridas e a resposta inflamatoria. Exemplos destes comportamentos de células mótiles son: a migración transendotelial das células dendríticas, a migración de células endoteliais aórticas para a remoelación dos vasos arteriais e a infiltración nos tecidos dos macrófagos. As aberracións na migración celular están detrás de patoloxías que implican o desenvolvemento, a vasculatura e a inmunidade. En consecuencia, os podosomas están presentes en tipos celulares asociados coa remodelación dos tecidos e o sistema inmunitario.
Os pacientes que sofren a síndrome de Wiskott–Aldrich mostran, nas súas células inmunitarias, probas continuas do papel exercido polos podosomas na motilidade celular. Estes pacientes non posúen a proteína WASP completamente formada, que se sabe que se localiza nos podosomas e é necesaria para a súa formación segundo estudos previos. As células dendríticas e os macrófagos dos sistemas inmunitarios destes pacientes non manifestan formación de podosomas e presentan defectos no movemento celular dentro dos microambientes dos tecidos. Algúns investigadores sospeitan que os podosomas poden estar implicados na migración de células da crista neural. Os pacientes que teñen a síndrome de Frank-ter Haar sábese que son mutantes na proteína Tks5 específica dos podosomas e mostran defectos na migración celular na crista neural.
Ademais das funcionalidades coñecidas dos podosomas, hai investigacións que suxiren que estas estruturas dinámicas tamén presentan atributos mecanosensoriais. A formación inicial dos podosomas parece estar influenciada pola estrutura e composición do substrato subxacente, incluíndo a presenza e distribución de ligandos específicos. Varios receptores de integrinas monitorizan as propiedades mecánicas do microambiente celular e poden influír e iniicar a formación dun podosoma. Unha vez completamente formado, a integridade do substrato da matriz dicta a duración dun podosoma, na que un aumento da rixidez leva a unha maior resistencia e un espazado máis próximo entre os sitios dos podosomas.
Algúns estudos indican un posible papel dos podosomae incluso na regulación da función das células nais da medula ósea. Os podosomas están moi ferecuentemente presentes en células proxenitoras mesodérmicas in vitro, que son células con capacidade de diferenciarse en células estromais mesenquimais. Propúxose que os podosomas son importantes para a mobilización das células nais mesenquimais en caso de necesidade fisiolóxica.
Función en osteoclastos
Os osteoclastos son células óseas grandes e multinucleadas que realizan o proceso de resorción ósea. Neste proceso remodelador, os podosomas son unha parte fundamental. Durante a maduración dos precursores dos oseoclastos, grupos de podosomas forman estruturas en anel máis ordenadas que finalmente coalescen nunha banda na periferia celular. A disposición resultante dos podosomas está moi interconectada por medio dunha densa rede radial de filamentos de actina que se estende entre e sobre os podosomas veciños.
A acumulación de actina F, vinculina, paxilina e actina α nos podosomas da banda coalescente sinala o desenvolvemento dun osteoclasto completamente maduro. Despois de iniciada a resorción ósea, a banda de podosomas desensámblase deixando unha rede composta principalmente de actina F, que funciona como a "zona de selado". Esta zona de selado convértese no sitio de adhesión dos osteoclastos á matriz ósea. A inhibición da resorción ósea por medio de fármacos ten como resultado a falta de bandas de podosomas durante a diferenciación inicial dos osteoclastos e finalmente a ausencia dunha zona de selado.
Historia
A inicios da década de 1980 os fibroblastos de embrións de polo transformáronse usando o virus do sarcoma de Rous (RSV), que contén o oncoxene v-src. Esta transformación provoca a relocalización da vinculina e a actina α no citoesqueleto a partir das adhesións focais formando agrupamentos circulares. Posteriormente, en 1985, demostrouse usando estas mesmas células que estes agrupamentos de proteínas que estaban localizados en protrusións na membrana plasmática, eran sitios de adhesión ao substrato; por tanto, estas estruturas foron denominadas podosomas, indicando o seu carácter similar a pés nas células. En 1989 demostrouse que estes podosomas xogaban un papel na degradación da matriz. Para reflectir este nova natureza destrutuiva descuberta, déuselle a estas estruturas dinámicas o nome de invadopodios.
Como ambos os termos, invadipodios e podosomas, foron usados inicialmente referíndose a estruturas idénticas nas mesmas liñas celulares, existe unha certa confusión na nomenclatura. O máis común é que cando estas estruturas se encontran en células normais se lles denomine podosomas, e cando están en células cancerosas, invadopodios. Algúns mesmo propuxeron chamarlles a ambas as estruturas "invadosomas".
Notas
Véxase tamén Outros artigos Invadopodio Lamelipodio
Ligazóns externas MBInfo - Podosomas MBInfo - Ensamblaxe dos podosomas Podosomas e invadopodios en Scirus Topic Pages
Categoría:Bioloxía celular Categoría:Bioloxía das membranas