Las distintas moléculas que forman la matriz extracelular están unidas entre sí para formar un entramado cohesionado. De igual modo, las células están adheridas a las moléculas de la matriz extracelular. La mayoría de estas uniones son entre proteínas, pero también entre proteínas y azúcares, y están principalmente mediadas por glucoproteínas. Hay tres tipos de uniones que dan cohesión a los tejidos: entre moléculas de la matriz extracelular, entre las células y la matriz extracelular y entre células contiguas.

Proteínas presentes en la matriz extracelular

Las fibronectinas son glucoproteínas formadas por dos cadenas de polipéptidos unidos por uniones disulfuro. Poseen dominios en su estructura que permiten unirse al colágeno, a ciertos proteoglucanos, a glucosaminoglucanos, a la fibrina, a la heparina y a proteínas de la membrana plasmática celular como las integrinas. Por tanto establecen uniones entre moléculas de la matriz extracelular y entre moléculas de las células con la matriz extracelular. Las moléculas de fibronectina pueden aparecer formando fibras insolubles en los tejidos conectivos o solubles en el plasma de los fluidos corporales, como la sangre. Tienen un papel muy importante durante el desarrollo embrionario creando sendas por las que pueden migrar las células de un lugar a otro del embrión.

Esquema de una molécula de fibronectina. Está formada por dos cadenas de aminoácidos unidas por la zona próxima al extrremo carboxilo por puentes disulfuro. Se indican los dominios de la proteína que interaccionan con otras moléculas produciendo adhesión. (Modificado de Pankov 2002)

Las tenascinas son una familia de proteínas de gran tamaño que aparecen en tejidos embrionarios, en heridas y en tumores. Son capaces de unirse a las integrinas (proteínas transmembrana de las células), a los proteoglucanos y a los receptores del tipo de las inmunoglobulinas.

Otras glucoproteínas de adhesión presentes en la matriz extracelular son el fibrinógeno, que une receptores de superficie de las plaquetas y permite la coagulación sanguínea, la laminina que ayuda en el entramado de las láminas basales, la osteopondina presente en el hueso y el riñón, la denominada proteína de unión, que aparece en el cartílago donde reconoce a proteoglucanos, etcétera.

Proteínas transmembrana que unen la célula a la matriz extracelular.

Más que adhesión

Las integrinas son las moléculas más importantes en la adhesión de la célula a la matriz extracelular, aunque algunos proteoglucanos también pueden realizar esta función. Las integrinas son una gran familia de proteínas cuyos miembros se expresan diferencialmente según los tipos celulares y según las necesidades fisiológicas de los tejidos o de las células. Son proteínas transmembrana formadas por dos subunidades, cada una de ellas con un dominio intracelular que contacta con el citoesqueleto y otro extracelular globular que es capaz de unirse al colágeno, fibronectinas y lamininas, además del dominio transmembrana. Esta conexión entre matriz extracelular y citoesqueleto celular es fundamental para modificar el comportamiento celular en función de las moléculas presentes en la matriz extracelular. Esto es posible porque el estado de adhesión de la integrina se transmite a su dominio citosólico, el cual interactúa con proteínas que son capaces de viajar al interior del citoplasma para afectar a rutas moleculares o viajar al interior del núcleo para alterar la expresión génica. También la célula puede modificar su capacidad de adhesión, y por tanto su movilidad, cambiando el juego de proteínas receptoras en su superficie. (ver =>)

(Modificado de Luo, 2007)

Las integrinas suelen aparecer asociadas en la membrana plasmática formando las denominadas adhesiones focales y también a los hemidesmosomas.

Principales proteínas transmembrana que realizan contactos célula-célula (Modificado de Hynes, 1999)

Proteínas transmembrana que unen una célula a otra célula.

Estas moléculas se encargan de adherir directamente unas células a otras. Hay cuatro tipos: cadherinas, inmunoglobulinas, selectinas y algunos tipos de integrinas. Las cadherinas se encuentran en la superficie de la mayoría de las células animales y forman uniones homotípicas, es decir, reconocen a otras cadherinas en la célula adyacente. Son una gran superfamilia de proteínas cuyos miembros suelen aparecer característicamente en ciertos tejidos. Así, la N-cadherina se expresa en el tejido nervioso, la E-cadherina en el tejido epitelial, etcétera. Es por ello que juegan un papel importante en la segregación de poblaciones celulares de los distintos tejidos. Son especialmente importantes durante el desarrollo embrionario. Las cadherinas son parte estructural de los demosomas en mancha (macula adherens). Las moléculas de adhesión del tipo inmunoglobulina, también llamadas CAM (cell adhesion molecule) forman uniones homofílicas con inmunoglobulinas presentes en la célula adyacente, aunque también pueden realizar uniones heterofílicas con otro tipo de moléculas. Es también una gran familia de proteínas con distribución específica de sus miembros en los distintos tejidos. Por ejemplo, N-CAM aparece en el sistema nervioso. Sus uniones no son tan fuertes como las de las cadherinas y parece que actúan ajustando de forma más fina la asociación entre células de un mismo tejido. Las selectinas son también proteínas de adhesión entre células, pero forman uniones heterofílicas, es decir, se unen a glúcidos presentes en la célula vecina. Esto es gracias a que poseen un dominio que tiene apetencia por determinados azúcares (ácido siálico y fucosa). Son importantes en la unión de los glóbulos blancos a las paredes del endotelio cuando abandonan el torrente sanguíneo para adentrarse en los tejidos. Las integrinas, que antes vimos como moléculas que median la adhesión de las células a la matriz extracelular, también pueden mediar adhesiones célula-célula. En concreto, algunas integrinas pueden formar uniones con algunas moléculas transmembrana del tipo de las inmunoglobulinas.

Remodelación de la matriz extraceular: metaloproteinasas

La matriz extracelular de los animales necesita reorganizarse para satisfacer las necesidades fisiológicas de los tejidos. Además, necesita una regeneración constante mediante la degradación de componentes y la producción de otros nuevos por parte de las células. La degradación de la matriz extracelular la llevan a cabo enzimas como las metaloproteinasas. Son enzimas que se asocian a la cara externa de la membrana plasmática o forman parte integral de ella, siempre con su centro activo localizado extracelularmente. Inicialmente se producen en forma inactiva o prometaloproteinasas y para su activación es necesaria una proteolisis en su estructura, llevada a cabo por otras enzimas asociadas a la membrana plasmática. Existen múltiples tipos de metoloproteinasas, cada una de las cuales tiene apetencia por distintos componentes de la matriz extracelular.

Bibliografía específica

Hynes RO. Cell adhesion: old and new questions. Trends in cell biology. 1999. 9:M33-M37.
Luo BH, et al. Structural basis of integrin regulation and signaling. Annual review of immunology. 2007. 25:619-647.
Pankov R, Yamada KM. Fibronectin at a glance. Journal of cell science. 2002. 115:3861-3863.