Tipos y Estructura del Colágeno

Biología Celular - Bloque 2: Estructura y Función de las Células

• La unidad didáctica 9 se centra en la matriz extracelular y las interacciones célula-matriz.
• El guion de la unidad didáctica 9 incluye los temas de proteínas estructurales de la matriz e interacciones célula-matriz y las interacciones célula-célula.
• La matriz extracelular (MEC) está compuesta por proteínas secretadas y polisacáridos.
• La MEC rellena los espacios entre las células y entre las células y los tejidos.
• Un tipo de matriz extracelular es la lámina basal, que se encuentra debajo de las células epiteliales.
• La MEC es abundante en el tejido conectivo, especialmente en el tejido conectivo laxo.
• Otros tejidos conectivos como el hueso, tendón y cartílago están fundamentalmente constituidos por matriz extracelular.
• La matriz extracelular es responsable de la estructura y función de estos tejidos.
• Las proteínas estructurales de la matriz incluyen proteínas fibrosas resistentes y polisacáridos.
• Otras proteínas importantes son las proteínas de adhesión.
• Los tendones presentan una mayor proporción de proteínas fibrosas.
• El cartílago se caracteriza por una alta concentración de polisacáridos, que forman un gel firme.
• El hueso está formado por cristales de fosfato cálcico.

Proteínas estructurales de la matriz e interacciones célula-matriz

• La proteína estructural principal de la matriz es el colágeno.
• El colágeno es la proteína más abundante de los tejidos animales.
• Una familia de proteínas compuesta por más de 40 tipos diferentes.
• El colágeno está formado por 3 cadenas polipeptídicas enrolladas.
• Se caracteriza por la repetición de secuencias con el patrón Gly-X-Y.
• La formación de colágeno requiere la hidroxilación de ciertos aminoácidos.
• Los tipos de colágenos tienen diferentes roles en las diversas clases de la matriz.

Polisacáridos de la matriz extracelular

• Los glicosaminoglicanos (GAG) son polisacáridos que forman la sustancia fundamental de la matriz extracelular.
• Los GAG incluyen azucares como N-acetilglucosamina y N-acetilgalactosamina.
• El GAG más común es el ácido hialurónico, y se caracteriza por ser una cadena larga de polisacáridos.
• Otros GAG son sulfatados y se unen a proteínas para formar proteoglicanos.
• Los proteoglicanos tienen una alta concentración de azúcares con carga negativa, lo que atrae moléculas de agua y ayuda a formación de un gel hidratado.
• Los proteoglicanos están en la matriz extracelular y en la membrana celular.

Proteínas de adhesión: fibronectina

• La fibronectina es una glicoproteína dimérica que es la principal proteína de adhesión en los tejidos conectivos.
• Tiene lugares de unión para el colágeno y los proteoglicanos.
• Sirve como puente entre los componentes de la MEC y los receptores celulares.
• La fibronectina participa en interacciones entre las células y la MEC.

Proteínas de adhesión: lamininas

• Las lamininas son proteínas de adhesión que se encuentran en las láminas basales.
• Formada por tres cadenas polipeptídicas diferentes.
• Son capaces de autoensamblarse en redes tridimensionales.
• Se unen a los receptores de membrana celular (integrinas).
• Participan en la organización y función de las láminas basales.

Interacciones célula-matriz: integrinas

• Las integrinas son receptores de superficie celular que median la unión de las células a la matriz extracelular.
• Se componen de dos subunidades (alfa y beta), con combinaciones de diferentes subunidades.
• Las integrinas pueden cambiar entre diferentes conformaciones, la adhesión con la matriz extracelular.
• Se unen a diferentes secuencias cortas de aminoácidos presentes en varias moléculas de la MEC (colágeno, fibronectina, laminina).
• Intervienen en la organización y mantenimiento de los tejidos.

Interacciones célula-matriz: metaloproteasas

• Son enzimas proteolíticas que degradan componentes de la matriz extracelular.
• Importantes en el desarrollo, crecimiento y metástasis de las células.
• Las metaloproteasas de matriz degradan diversas proteínas de matriz (colágenos, laminina), receptores de superficie celular, moléculas de adhesión.

Interacciones célula-célula

• Las interacciones celulares son esenciales para el desarrollo y función de los organismos pluricelulares.
• Algunas interacciones son transitorias (sistema inmunitario).
• Otras interacciones son estables (Mantenimiento de las láminas basales).
• Existen distintos tipos de interacciones celulares, que incluyen la adhesión, los mecanismos de comunicación entre las células.

Uniones adhesivas

• Las uniones adhesivas celulares son un proceso selectivo que permite la adhesión a otros tipos específicos de células.
• Las selectinas, las integrinas, la superfamilia de las Ig, y las cadherinas median la adhesión celular.
• Las selectinas y las integrinas están implicadas en interacciones transitorias (como la migración de leucocitos).
• Las cadherinas median la adhesión selectiva entre células del mismo tipo.

Uniones estrechas

• Las uniones estrechas forman una barrera que previene el paso de moléculas entre células epiteliales
• Están formadas por proteínas transmembrana (ocludina, claudinas, y JAM).
• Las uniones estrechas son esenciales para mantener la integridad de las capas epiteliales.

Uniones tipo gap

• Las uniones tipo gap permiten la comunicación directa entre las células adyacentes mediante la formación de canales.
• Estas uniones están compuestas por proteínas transmembrana denominadas "conexinas".
• Permiten el intercambio de iones y pequeñas moléculas entre células.
• Importantes para la sincronización de actividades en tejidos con células eléctricamente excitables.