Complejos de unión

Como hemos visto las células se anclan a la matriz extracelular y a otras células mediante unas proteínas especializadas. Las integrinas, cadherinas, selectinas e inmunoglobulinas son las más importantes. A veces se producen uniones tan especializadas y desarrolladas que forman estructuras macromoleculares denominadas complejos de unión y uniones focales, las cuales son fundamentales para mantener la cohesión de muchos tejidos, principalmente los epitelios, el tejido muscular y el nervioso.

Los complejos de unión se clasifican según su forma, las moléculas de adhesión que los componen, los elementos a los que se unen y sus interacciones con el citoesqueleto. La primera vez que se observaron fue con el microscopio electrónico y se clasificaron morfológicamente, pero fueron las técnicas de biología molecular las que permitieron desentrañar sus estructuras moleculares.

Clasificación de las uniones se realiza mediante su función en tres grupos:

Las uniones de oclusión: sellan el espacio intercelular para evitar el paso de sustancias por ese espacio

Las uniones de anclaje: mantienen la ubicación de las células y el material extracelular o matriz.

Las uniones comunicantes: permiten el pasaje de pequeñas sustancias entre células contiguas.

UNIONES DE OCLUSIÓN

Uniones estrechas (Occludens)

Son una especie de red de proteínas transmembranales que forman puntos de adhesión entre célula y célula, cruciales en mantener la diferencia de concentraciones de moléculas hidrófobas pequeñas a lo largo de las capas del epitelio. Esta función la realizan de dos maneras. Primero, sellan las membranas plasmáticas de las células adyacentes para crear una barrera impermeable o semipermeable entre las capas. Segundo, actúan como barrera dentro de la misma bicapa lipídica, pues restringe la difusión libre tanto de lípidos como de proteínas de membrana. Esto aporta cierta polaridad a la célula epitelial, porque la parte apical es diferente a la parte basal en los componentes de la membrana.

Son uniones que se dan en las células que separan medios de composición muy diferente.

Están compuestas por proteínas (claudinas y ocludinas) que se disponen en cadenas a lo largo de la línea de unión para formar una barrera.

Sus funciones son:

Impedir la libre difusión de los solutos a moléculas hidrosolubles

mantener la polaridad de los epitelios, impidiendo que las proteínas transportadoras puedan difundir de un dominio a otro de las células epiteliales.

Se encuentran en las partes apicales de los epitelios y en el tejido muscular cardiaco. Establecen uniones tan fuertes y estrechas entre las células contiguas que prácticamente no dejan espacio intercelular entre sus membranas plasmáticas, limitando la difusión de sustancia solubles extracelulares. En el caso de las células epiteliales forman una especie de cinturón que rodea todo el perímetro celular. Además de mantener cohesionadas fuertemente a las células realizan otras funciones. En los epitelios, por ejemplo en el epitelio digestivo, impiden la difusión intercelular evitando que las sustancias del interior del tubo digestivo penetren en el organismo por los espacios intercelulares.

Hay 20 tipos de claudinas, cada una de las cuales forma uno poro extracelular distinto y así los epitelios pueden modificar la selectividad de su permeabilidad intercelular según el tipo de claudina que expresen. El dominio intracelular de estas moléculas interactúa con otras moléculas denominadas ZO, las cuales forman un entramado que interacciona con los filamentos de actina del citoesqueleto y con otras proteínas citosólicas que desencadenan cascadas de señalización.

UNIONES DE COMUNICACIÓN

Uniones de hendidura (gap)

Las uniones tipo gap o uniones comunicantes funcionan como poros que permiten el transporte de iones y moléculas pequeñas entre células vecinas. Se componen de proteínas transmembrana (conexinas) que se unen para formar complejos llamados conexones. Las conexinas forman delicados túneles llenos de líquido, que permite a las células de un tejido comunicarse entre sí. El intercambio de moléculas e iones permite un acoplamiento químico y eléctrico entre las células. Las uniones comunicantes son importantes en la coordinación de las células que se activan por impulsos eléctricos y en su influencia sobre otras células. En estas uniones la membrana plasmática no está fusionada, sino que se hallan separadas por espacios intermoleculares estrechos. Se puede encontrar en tejido vascular como el cristalino y la cornea del ojo, como también en el pie.

Su función es la de permitir el acoplamiento eléctrico y metabólico entre las células.

UNIONES DE ANCLAJE

Uniones de adherencia

También llamadas intermedias, se unen con la membrana plasmática adyacente. Contienen una placa formada por una densa capa de glucoproteínas transmembrana (cadherina) y microfilamentos (o filamentos de actina) del citoesqueleto formando zonas extensas denominadas cinturones de adhesión. Este tipo de unión ayuda a las superficies epiteliales a resistir la separación durante actividades contráctiles como cuando los alimentos progresan a lo largo del intestino.

Son uniones célula-célula que se extienden a lo largo de todo el perímetro celular

Las cadherinas de ambas células se unen directamente por su lado extracelular. Por su lado citosólico, se unen a los haces de filamentos de actina a través de proteínas de anclaje.

Las cadherinas están reguladas por calcio.

Son complejos de unión que se forman en las células epiteliales y que se sitúan próximas y basales a las uniones estrechas. Su misión es unir células vecinas. Son los primeros complejos de unión que se forman durante el desarrollo de los epitelios, aparecen antes que las uniones estrechas, por lo que parecen actuar en procesos morfogenéticos durante el desarrollo embrionario. Al igual que las uniones estrechas forman una estructura a modo de cinturón en todo el perímetro celular.

En el entramado molecular que se asocia con el dominio interno de las cadherinas se encuentra la β-catenina, la cual puede desencadenar cambios en la expresión génica cuando se desplaza hasta el núcleo.

Desmosomas

Son una clase de uniones focales (como puntos de soldadura). Al igual que las uniones de adherencia, contiene una placa y glucoproteínas transmembrana (cadherina) que se extienden hacia el espacio intercelular. Esta placa se une, por encima, a filamentos intermedios de queratina. Contribuye a la estabilidad cuando están bajo presión y cuando se separan en la contracción de células y tejidos, como en la epidermis o células del miocardio.

Las células epiteliales y algunos otros tipos celulares, como las del músculo liso, también están fuertemente unidas por los desmosomas, puntos de contacto similares a botones denominados a veces desmosomas puntuales.

Hemidesmosomas

Los hemidesmosomas son uniones focales que unen células epiteliales a la matriz extracelular que conforma la lámina basal. No obstante, tienen morfología similar a los desmosomas. La unión ocurre gracias a la familia de proteínas llamadas integrinas. Las integrinas unen mediante su dominio extracelular a proteínas de la lámina basal con filamentos intermedios de queratina con ayuda de su región intracelular. Estas estructuras se encuentran distribuidas en el tejido epitelial y ayuda a distribuir la resistencia y la fuerza ejercidas sobre él.

Uniones focales

Son uniones estables célula-matriz extracelular.

Las integrinas se unen por su lado extracelular a una proteína de la matriz y por su lado citosólico a los filamentos de actina mediante un complejo proteico.

Las uniones focales unen a las células con diversos tipos de matrices extracelulares gracias a otro tipo de integrinas que en su dominio intracelular contacta con los filamentos de actina.

Los hemidesmosomas y las uniones focales establecen uniones fuertes entre las células y la matriz extracelular. En ambos casos las uniones se establecen por integrinas.