Citrulinación

A citrulinación ou desiminación é a conversión do aminoácido arxinina dunha proteína no aminoácido citrulina. Os encimas chamados peptidilarxinina desiminases (PADs) substitúen o grupo cetimino primario (=NH) por un grupo cetona (=O), realizando a conversión.

A citrulinación controla a expresión de xenes, especialmente no embrión en desenvolvemento. O sistema inmunitario con frecuencia ataca ás proteínas que están citrulinadas, o que dá lugar a enfermidades autoinmunes como a artrite reumatoide e a esclerose múltiple.

A citrulina non é un dos 20 aminoácidos estándar codificados no código xenético (ver tamén aminoácido proteinoxénico), senón que se orixina como unha modificación postraducional.

A citrulinación é un proceso diferente da formación do aminoácido libre citrulina como parte do ciclo da urea ou como un subproduto de encimas da familia da óxido nítrico sintase.

A arxinina está cargada positivamente a pH neutro, mentres que a citrulina non está cargada. Isto incrementa a hidrofobicidade da proteína, o que produce cambios no pregamento da proteína. Por tanto, a citrulinación pode cambiar a estrutura e a función das proteínas.

Entre as proteínas que normalmente conteñen residuos de citrulina están a proteína básica da mielina (MBP), a filagrina, e varias proteínas histonas, mentres que outras proteínas, como a fibrina e a vimentina, poden ser citrulinadas durante a morte celular e a inflamación dos tecidos.

Nas articulacións reumáticas, a fibrina e o fibrinóxeno poden ser sitios favorecidos para a desiminación da arxinina. As probas para a presenza de anticorpos anti-proteínas citrulinadas (ACP) son moi específicas (88-96%) para a artrite reumatoide, e aproximadamente iguais de sensibles que o factor reumatoide (70-78%) para a diagnose de dita doenza, e son detectables mesmo desde antes do comezo da enfermidade clínica.

A vimentina citrulinada pode ser un autoantíxeno na artrite reumatoide e outras doenzas autoinmunes, e utilízase no estudo da artrite reumatoide. Ademais, os anticorpos contra a vimentina citrulinada mutada (MCV) poden ser útiles para facer un seguimento dos efectos da terapia contra a artrite reumatoide. Un sistema baseado na técnica ELISA utiliza vimentina citrulinada modificada xeneticamente (MCV), como unha isoforma da vimentina que aparece de forma natural para mellorar o rendemento da proba.

Na reacción da conversión de arxinina a citrulina, un dos átomos de nitróxeno terminais da cadea lateral da arxinina é substituído por un oxíxeno. A reacción utiliza unha molécula de auga e rende amoníaco como subproduto:

miniatura|400px|center|Conversión química da arxinina a citrulina, chamada citrulinación ou desiminación.

 No sistema nervioso 

Os encimas peptidilarxinina desaminases (PADs) atópanse en mamíferos pero non en animais inferiores. Descubríronse cinco PADs, chamadas PAD1, PAD2, PAD3, PAD4 e PAD6.

A PAD2 exprésase a alto nivel no sistema nervioso central, incluíndo o ollo e o cerebro. Os transcritos de PAD encóntranse tamén en ollos de ratos C57BL6/J xa desde o día 14,5 do desenvolvemento embrionario.

Os isotipos da PAD difiren en canto á súa distribución nas células e tecidos. O isotipo PAD2 ten a distribución máis ampla nos tecidos e encóntrase nas células mielinizantes do sistema nervioso central e na mielina, onde un dos seus substratos diana é a proteína básica da mielina. Na retina normal a desiminación dáse en case todas as capas retinianas, incluíndo a dos fotorreceptores. A desiminación tamén se atopou en células neuronais, como os astrocitos, microglía e oligodendrocitos, e células de Schwann e neuronas.

A desiminación regula a expresión xénica por medio de modificacións nas histonas. O ADN está enrolado na cromatina arredor das histonas, e as histonas poden controlar a expresión do ADN cando se lles engaden ou eliminan grupos químicos. Este proceso denomínase epixenética. (Tamén se lle chama procesamento postraducional ou modificación postraducional, porque ten lugar na proteína despois da súa tradución).

Un mecanismo é a metilación. Un grupo metilo (CH3) únese a unha arxinina da proteína histona, e isto pode inducir a transcrición do ADN. Cando a PAD converte a arxinina en citrulina, xa non se induce a transcrición. O principal isotipo que intervén nisto é a PAD4, a cal desimina arxininas e/ou arxininas monometiladas nas histonas H3 e H4, desactivando os efectos da metilación da arxinina.

A proteína básica da mielina, que é a principal proteína para a estabilidade da vaíña de mielina, modifícase deste modo durante a formación normal do sistema nervioso embrionario, e tamén durante a dexeneración da mielina nas enfermidades desmielinizantes como a esclerose múltiple.

A metilación e a fosforilación da MBP están activas durante o proceso de mielinoxénese. No embrión, durante o desenvolvemento inicial do sistema nervioso central, a desiminación da MBP xoga un papel principal na ensamblaxe da mielina. Nos adultos, a desaminación da MPB encóntrase en enfermidades desmielinizantes. A MPB pode afectar a diferentes tipos celulares en cada caso.

 Enfermidades autoinmunes 

Na artrite reumatoide e outras doenzas autoinmunes, como a artrite psoriática, lupus eritematoso sistémico e a síndrome de Sjögren, os autoanticorpos con frecuencia atacan ás proteínas citrulinadas. A presenza de anticorpos anti-proteínas citrulinadas é unha proba estándar para a diagnose da artrite reumatoide, e está asociada cun curso da enfermidade máis grave. As proteínas citrulinadas tamén se encontran nos restos celulares que se encontran acompañando a destrución de células que se produce na enfermidade de Alzheimer, e despois de fumar cigarrosCan Smoking Trigger Autoimmunity in RA?  Os científicos procuran conexións entre fumar e a artrite reumatoide, por Debra Dreger. A citrulinación parece formar parte do mecanismo que estimula o sistema inmunitario nas enfermidades autoinmunes.Enzyme-activating antibodies revealed as marker for most severe form of rheumatoid arthritis, Science Daily, 22 de maio de 2013Autoantibodies: Double Agents in Human Disease , Sci Transl Med, 22 de maio de 2013Erosive Rheumatoid Arthritis Is Associated with Antibodies That Activate PAD4 by Increasing Calcium Sensitivity , Sci Transl Med, 22 de maio de 2013Anti-citrullinated protein/peptide antibodies (ACPA) in rheumatoid arthritis: Specificity and relation with rheumatoid factor Autoimmunity Reviews, Volume 4, Issue 7, setembro de 2005, Pages 468–474, http://dx.doi.org/10.1016/j.autrev.2005.04.018

 Notas 

Categoría:Modificacións postraducionais
Categoría:Estrutura das proteínas