Glicoforina C

A glicoforina C (tamén chamada GYPC; CD236/CD236R; glicoproteína beta; glicoconectina e PAS-2') é unha sialoglicoproteína que xoga un importante papel funcional no mantemento da forma do eritrocito e na regulación das propiedades do material da membrana, posiblemente por medio da súa interacción coa proteína 4. 1. Ademais, sabíase previamente que as membranas deficientes en proteína 4. 1 mostran unha diminución no contido de glicoforina C. É unha proteína integral de membrana do eritrocito e actúa como un receptor para a proteína PfEBP-2 (proteína que se une ao eritrocito 2; baebl; EBA-140) do Plasmodium falciparum, parasito causante da malaria.
A que foi denominada glicoforina D hoxe considérase que é unha variante da glicoforina C, xa que están codificadas no mesmo xene. É resultado dunha tradución especial do mesmo ARNm (ver a sección Xenómica). Historia
Este antíxeno foi descuberto en 1960 cando tres mulleres que carecían do antíxeno fixeron unha proba anti-Gea durante o embarazo. O antíxeno nomeouse polo apelido dunha das pacientes, a Sra. Gerbich. Ao ano seguinte descubriuse un novo antíxeno relacionado co anterior nunha muller apelidada Yus, e o antíxeno tamén recibiu o seu nome. En 1972 empezou a utilizarse un novo sistema numérico para denominar os antíxenos deste grupo sanguíneo. Xenómica
Malia que as glicoforinas C e a D se chamen glicoforinas, en realidade non están directamente relacionadas coas outras tres glicoforinas codificadas no cromosoma 4 na posición 4q28-q31, as cales si que están estreitamente relacionadas. A glicoforina A e a glicoforina B levan os antíxenos dos grupos sanguíneos MN e Ss, respectivamente. Hai unhas 225. 000 moléculas de glicoforinas C e D en cada eritrocito.
Orixinalmente, pensábase que as glicoforinas C e D eran o resultado dun evento de duplicación xénica pero despois comprobouse que estaban codificadas no mesmo xene, polo que debían considerarse variantes da mesma proteína. A glicoforina D xérase a partir do ARNm da glicoforina C por medio do mecanismo chamado leaky scanning (ou leaky translation) que afecta un codón AUG en pauta na posición 30, polo que a glicoforina D está formada polos residuos 30 a 128 da glicoforina C. Neste tipo de tradución, o ribosoma, cando está facendo o escaneo dos codóns do ARNm, salta o codón de iniciación (AUG) normal e inicia a tradución augas abaixo onde encontra outro codón AUG, que debería codificar unha metionina do interior da proteína, pero que é utilizado como novo codón de iniciación. Este tipo de tradución nesta proteína parece ser un trazo exclusivo dos seres humanos.
A glicoforina C está formada por unha soa cadea polipeptídica de 128 aminoácidos e está codificada nun xene do brazo longo do cromosoma 2 (2q14-q21). O xene foi clonado por primeira vez en 1989 por High et al. O xene GYPC está organizado en catro exóns distribuídos nuns 13, 5 kbp de ADN. O exón 1 codifica os residuos 1-16, o exón 2 os residuos 17-35, o exón 3 os 36-63 e o exón 4 os 64-128. Os exóns 2 e 3 son altamente homólogos, con menos dun 5% de diverxencia de nucleótidos. Estes exóns tamén difiren nunha inserción de 9 aminoácidos no extremo 3' do exón 3. Os segmentos repetidos directos que conteñen estes exóns son de 3, 4 kpb e pode derivar dunha duplicación recente dun só dominio ancestral. Os exóns 1, 2 e a maioría do exón 3 codifican o dominio N-terminal extracelular, mentres que o resto do exón 3 e o exón 4 codifican os dominios transmembrana e citoplasmático.
Coñécense dúas isoformas e o xene exprésase en moi diversos tecidos, como nos riles, timo, estómago, mama, fígado adulto e nos eritrocitos. Nas liñas celulares non eritroides a expresión é máis baixa que nos eritrocitos e a proteína está glicosilada de forma diferente. A glicoforina C dos eritrocitos supón ~4% das sialoglicoproteínas da súa membrana. O número medio de cadeas enlazadas a O é de 12 por molécula.
O xene exprésase nas fases temperáns do desenvolvemento do eritrocito, concretamente na unidade formadora de explosións eritroide (BFU-E burst-forming unit-erythroid) eritroide e na unidade formadora de colonias eritroide (CFU-E, colony-forming unit-erythroid). O ARNm nos eritroblastos humanos é de ~1, 4 quilobases de longo e o sitio de inicio da transcrición nas células eritroides foi mapado a 1. 050 pares de bases do 5' do codón de iniciación. Exprésase temperanmente no desenvolvemento e antes que os antíxenos Kell, a glicoproteína asociada a Rhesus, a glicoforina A, a banda 3, o antíxeno Rhesus e a glicoforina B.
En células melanocíticas a expresión do xene da glicoforina C pode estar regulado polo MITF.
A glicoforina C parece sintetizarse en exceso nos eritrocitos e o contido na membrana é regulado pola banda 4. 1 (proteína 4. 1). Datos adicionais sobre a regulación da glicoforina C poden atoparse aquí.
Nun estudo deste xene entre os Hominoidea descubríronse dous trazos que son exclusivos dos humanos: (1) un exceso de diverxencia non sinónima entre especies que parece ser causada soamente pola evolución acelerada e (2) a capacidade dun só xene GYPC de codificar tanto a glicoproteína C coma a D. A causa disto non se coñece, mais suxeriuse que estes descubrimentos poderían ser resultado da infección polo Plasmodium falciparum (malaria). Bioloxía molecular
Por medio da separación electroforética das membranas celulares dos eritrocitos por SDS-PAGE e a tinguidura con ácido periódico-Schiff (PAS) identificáronse catro glicoforinas. Recibiron os nomes de glicoforina A, B, C e D en orde segundo a cantidade presente na membrana, de modo que a glicoforina A é a máis común e a D a menos. Unha quinta glicoforina, a glicoforina E foi tamén identificada no xenoma humano, pero non pode detectarse doadamente nas tinguiduras en xel de rutina. Agora a glicoforina D considérase unha variante da glicoforina C. En total, as glicoforinas constitúen ~2% da masa total de proteínas da membrana dos eritrocitos. Estas proteínas tamén se coñecen con outras nomenclaturas, ao que ás veces é confuso.
A glicoforina C illouse por primeira vez en 1978. As glicoforinas C e D son sialoglicoproteínas menores, que contribúen ao 4% e 1%, respectivamente, do material PAS positivo e están presentes nunhas 2, 0 e 0, 5 x 105 copias/célula, respectivamente. En xeles de poliacrilamida o peso molecular aparente da glicoforina C é de 32 quilodaltons (32 kDa). A súa estrutura é similar á doutras glicoforinas: un domino extracelular moi glicosilado (residuos 1-58), un dominio transmembrana (residuos 59-81) e un dominio intracelular (residuos 82-128). Aproximadamente o 90% da glicoforina C presente nos eritrocitos está unida ao citoesqueleto e o restante 10% móvese libremente dentro da membrana.
O peso molecular aparente da glicoforina D é 23kDa. Como media esta proteína ten 6 oligosacáridos ligados a O por molécula.
No eritrocito esta proteína interacciona coa banda 4. 1 (unha proteína de 80 kDa) e p55 (unha fosfoproteína de membrana periférica palmitoilada e membro da familia de guanilato quinases asociadas a membranas) para formar un complexo ternario que é esencial para manter a forma e a estabilidade dos eritrocitos. Os principais sitios de adhesión entre os eritrocitos e o citoesqueleto de espectrina-actina e a bicapa lipídica son a glicoforina C e a banda 3. A interacción con banda 4. 1 e p55 está mediada polo dominio de 30 kDa N-terminal da banda 4. 1 uníndose a un segmento de 16 aminoácidos (residuos 82-98: residuos 61-77 da glicoforina D) dentro do dominio citoplasmático da glicoforina C e a un motivo de 39 aminoácidos cargado positivamente de p55. A maioría da proteína 4. 1 está unida á glicoforina C. A magnitude da forza de interacción entre a glicoforina C e a banda 4. 1 estimouse que é de 6, 9 micronewtons por metro, unha cifra típica nas interaccións proteína-proteína.
A glicoforina C normalmente presenta movementos oscilatorios na membrana do eritrocito. Isto redúcese na ovalocitose do sueste asiático, unha doenza dos eritrocitos debida a unha mutación na banda 3. Transfusións de sangue
Estas glicoforinas están asociadas con once antxenos de interese para a medicina das transfusións: o Gerbich (Ge2, Ge3, Ge4), o Yussef (Yus), o Webb (Wb ou Ge5), o Duch (Dh(a) ou Ge8), o Leach, o Lewis II (Ls(a) ou Ge6), o Ahonen (An(a) ou Ge7) e GEPL (Ge10*), GEAT (Ge11*) e GETI (Ge12*). Seis son de alta prevalencia (Ge2, Ge3, Ge4, Ge10*, Ge11*, Ge12*) e cinco de baixa (Wb, Ls(a), An(a), Dh(a) e Ge9).
Antíxeno Gerbich
As glicoforinas C e D conteñen os antíxenos Gerbich (Ge). Existren catro alelos, Ge-1 a Ge-4. Coñécesnse tres tipos de negatividade para o antíxeno Ge: Ge-1, -2, -3 (fenotipo Leach), Ge-2, -3 e Ge-2, +3. Unha deleción de 3, 4 pares de quiilobases dentro deste xene, que probablemente xurdiu debido a un sobrecurzamento desigual entre os dous dominios repetidos, é responsable da formación do xenotipo Ge-2, -3. Os puntos de rotura da deleción están localizados nos intróns 2 e 3 e o seu resultado é a deleción do exón 3. Este xene mutante é transcrito como un ARN mensaxeiro cun marco de lectura aberto continuo que se estende uns 300 nucleótidos e é traducido á sialoglicoproteína que se encontra nos eritrocitos Ge-2, -3. Unha segunda deleción de 3, 4 pares de quilobase no xene da glicoproteína C elimina soamente o exón 2 por un mecanismo similar e xera o xene mutante que codifica a glicoproteína anormal que se encontra nos eritrocitos Ge-2, +3.
O epítopo Ge2 é antixénico só na glicoforina D e é un antíxeno críptico na glicoproteína C. Está localizado no exón 2 e é sensible á tripsina e á papaína pero resistente á quimotripsina e a pronase. O epìtopo Ge3 está codificado no exón 3. É sensible á tripsina pero resistente á quimotripsina, papaína e pronase. Pénsase que se sitúa entre os aminoácidos 42 e 50 na glicoforina C (residuos 21-49 na glicoforina D). Ge4 está localizada dentro da secuencia dos 21 primeiros aminoácidos da glicoforina C. É sensible á tripsina, papaína, pronase e neuraminidase.
Antíxeno Leach
O relativamene raro fenotipo Leach débese ou a unha deleción nos exóns 3 e 4 ou a unha mutación por desprazamento do marco de lectura orixinando un codón de stop prematuro no xene da glicoforina C, e as persoas con este fenotipo son menos susceptibles (~60% da taxa de control) á invasión polo Plasmodium falciparum. Tales individuos teñen un subtipo dunha condición chamada eliptocitose hereditaria. As células eritrocíticas con forma anormal denomínanse eliptocitos ou células cameloides. A base deste fenotipo foi descuberta por Telen et al. O fenotipo é Ge: -2, -3, -4.
Antíxeno Yussef
O fenotipo Yussef (Yus) débese a unha deleción de 57 pares de bases no exón 2. O antíxeno conécese como GPC Yus.
As mutacións na glicoforina C son raras na maior parte do mundo Occidental, pero son máis comúns nalgunhas rexións onde a malaria é endémica. En Melanesia a porcentaxe da poboación é Gerbich negativa (46, 5%) é maior que en ningunha outra parte do mundo. A incidencia do fenotipo Gerbich negativo causado por unha deleción no exón 3 nas poboacións wosera (provincia de Sepik do leste) e liksul (provincia de Madang) de Papúa-Nova Guinea é 0, 463 e 0, 176, respectivamente.
Antíxeno Webb
O raro antíxeno Webb (Wb) (~1/1000 doantes de sangue), descrito orixinalmente en 1963 en Australia, é o resultado dunha alteración na glicosilación da glicoforina C: unha transición de A a G no nucleótido 23 ten como resultado a aparición dun residuo de asparaxina en vez do residuo normal de serina coa perda resultante de glicosilación. O antíxeno coñécese como GPC Wb.
Antíxeno Duch
O raro antíxeno Duch (Dh) foi descuberto en Aarhus, Dinamarca (1968) e tamén se encontra na glicoforina C. Débese a unha transición de C a T no nucleótido 40 que ten como resultado a substitución dunha leucina por fenilalanina. Este antíxeno é sensible á tripsina pero resistente á quimotripsina e Endo F.
Antíxeno Lewis
O antíxeno Lewis II (Ls(a); Ge-6) ten un inserto de 84 nucleótidos nun xene GPC ancestral: o inserto corresponde á secuencia enteira do exón 3. Coñécense dous subtipos deste antíxeno: beta Ls(a), que porta o epítopo Ge3, e gamma Ls(a), que porta tanto o epítopo Ge2 coma o Ge3. Este antíxeno tamén se coñece como antíxeno Rs(a).
Antíxeno Ahonen
O antíxeno Ahonen (Ana) foi descuberto en 1972.
O antíxeno encóntrase na glicoforina D. Este antíxeno foi descuberto nun home finlandés o 5 de maio de 1968 durante as análises de sangue postoperatorias para unha reparación dun aneurisma aórtico. En Finlandia a incidencia deste antíxeno era de 6/10. 000 doantes de sangue. En Suecia a incidencia era de 2/3266 doantes. As bases moleculares da orixe deste antíxeno están dentro do exón 2, onde a substitución G->T no codón 67 (posición da base 199) converte un residuo de alanina noutro de serina. Aínda que este epítopo existe dentro da glicoforina C, nela é un criptoantíxeno. Só é antixénico na glicoforina D porque o N-terminal está truncado.
Outros
Un exón 2 duplicado foi atopado en doantes de sangue xaponeses (~2/10, 000). Esta mutación non foi asociada cun novo antíxeno.
Anticorpos
Os anticorpos dos antíxenos Gerbich foron asociados con reaccións a transfusións e á enfermidade hemolítica leve do neonato. Noutros estudos atopáronse anticorpos anti-Ge que aparecen naturalmente e parecen non ser de importancia clínica. Suxeriuse unha tolerancia inmunolóxica cara ao antíxeno Ge. Outras áreas
Unha alta expresión de glicoforina C foi asociada cun mal prognóstico da leucemia linfoblástica aguda en chineses.
A glicoforina C é o receptor para a proteína chamada antíxeno que se une ao eritrocito 140 (EBA140) do Plasmodium falciparum. Esta interacción cómpre na vía principal de invasión nos eritrocitos. A resisencia parcial dos eritrocitos que carecen desta proteína á invasión polo P. falciparum foi atopada por primeira vez en 1982. A falta de antíxenos Gerbich na poboación de Papúa-Nova Guinea descubriuse en 1989.
Os virus da gripe A e B únense á glicoforina C.