Vés al contingut

Proteïna àcida fibril·lar glial

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Infotaula de gen GFAP
Estructures disponibles
PDBCerca ortòloga: PDBe RCSB
Identificadors
ÀliesGFAP (HUGO), ALXDRD, glial fibrillary acidic protein
Identif. externsOMIM: 137780   MGI: 95697   HomoloGene: 1554   GeneCards: GFAP   OMA: GFAP - orthologs
Malalties relacionades genèticament
malaltia d'Alexander [1]
Wikidata
Veure/Editar gen humàVeure/Editar gen del ratolí

La proteïna àcida fibril·lar glial (GFAP) és una proteïna que està codificada pel gen GFAP en humans.[6] És una proteïna de filament intermedi tipus III que s'expressa en nombrosos tipus de cèl·lules del sistema nerviós central (SNC), inclosos els astròcits[7] i les cèl·lules de l'epèndima durant el desenvolupament.[8] També s'ha trobat que GFAP s'expressa en glomèruls i fibroblasts peritubulars extrets de ronyons de rata,[9] cèl·lules de Leydig dels testicles tant en hàmsters[10] com en humans,[11] queratinòcits humans, [12] osteòcits i condròcits humans,[13] i cèl·lules estelades pancreàtiques i hepàtiques a les rates.[14]

La GFAP està estretament relacionada amb els altres tres membres de la família de filaments intermedis de tipus III no epitelials, la vimentina, la desmina i la periferina, que estan implicats en l'estructura i la funció del citoesquelet de la cèl·lula. Es creu que la GFAP ajuda a mantenir la força mecànica dels astròcits,[15] així com la forma de les cèl·lules, però la seva funció exacta segueix sent poc entesa, malgrat el nombre d'estudis que l'utilitzen com a marcador cel·lular. La proteïna va ser nomenada, aïllada i caracteritzada per primera vegada per Lawrence F. Eng el 1969.[16] En humans, es troba al braç llarg del cromosoma 17.[17]

Estructura

[modifica]

Els filaments intermedis tipus III contenen tres dominis, anomenats dominis de cap, vareta i cua. La seqüència específica d'ADN per al domini de la vareta pot diferir entre diferents filaments intermedis de tipus III, però l'estructura de la proteïna està molt conservada. Aquest domini de la vareta s'enrotlla al voltant d'un altre filament per formar un dímer proteic, amb el terminal N i el terminal C de cada filament alineats. Els filaments de tipus III com la GFAP són capaços de formar tant homodímers com heterodímers. La GFAP pot polimeritzar amb altres proteïnes de tipus III.[18] GFAP i altres proteïnes de filament intermedi de tipus III no es poden agrupar amb queratines, els filaments intermedis de tipus I i II: a les cèl·lules que expressen ambdues proteïnes, es formen dues xarxes de filaments intermedis separades,[19] que poden permetre l'especialització i una major variabilitat.

Per formar xarxes, els dímers GFAP inicials es combinen per fer tetràmers escalonats,[20] que són les subunitats bàsiques d'un filament intermedi. Com que els dominis de varetes sols in vitro no formen filaments, els dominis de cap i cua no helicoïdals són necessaris per a la formació de filaments.[18] Les regions del cap i la cua tenen una major variabilitat de seqüència i estructura. Malgrat aquesta major variabilitat, el cap de GFAP conté dues arginines conservades i un residu aromàtic que s'ha demostrat que són necessaris per a un muntatge adequat.[21]

Funció en el sistema nerviós central

[modifica]

La GFAP s'expressa al sistema nerviós central en cèl·lules d'astròcits, i la concentració de GFAP difereix entre diferents regions. Els nivells més alts es troben al bulb raquidi, la medul·la espinal, i l'hipocamp.[7][22][23] Està implicada en molts processos importants del SNC, inclosa la comunicació cel·lular i el funcionament de la barrera hematoencefàlica.

S'ha demostrat que la GFAP té un paper en la mitosi ajustant la xarxa de filaments present a la cèl·lula. Durant la mitosi, hi ha un augment de la quantitat de GFAP fosforilada i un moviment d'aquesta cap al solc d'escissió.[24] Hi ha diferents conjunts de quinases en funcionament; la Cdc2-cinasa actua només a la transició de fase G2, mentre que altres són actives només al solc d'escissió. Aquesta especificitat en la ubicació permet una regulació precisa de la distribució de GFAP a les cèl·lules filles. Els estudis també han demostrat que els ratolins a qui se'ls ha eliminat l'expressió de GFAP (knock-out) pateixen múltiples processos degeneratius que inclouen mielinització anormal, deteriorament de l'estructura de la substància blanca i deteriorament funcional i estructural de la barrera hematoencefàlica.[25] Aquestes dades suggereixen que la GFAP és necessària per a molts papers crítics al SNC.

S'ha proposat que GFAP podria tenir un paper en les interaccions entre astròcits i neurones, així com en la comunicació entre cèl·lules. Utilitzant ARN antisentit in vitro, els astròcits que no tenen GFAP no formen les extensions habitualment presents amb les neurones.[26] Altres estudis també han demostrat que les cèl·lules de Purkinje en els ratolins sense expressió de GFAP no presenten una estructura normal, i aquests mostren dèficits en experiments de condicionament com la tasca de parpellejar. Els estudis bioquímics de GFAP han demostrat la fosforilació dependent de clorur de magnesi i/o calci/calmodulina en diversos residus de serina o treonina per PKC i PKA,[27] que són dues quinases importants per a la transducció citoplasmàtica de senyals. Aquestes dades posen de manifest la importància de la GFAP per a la comunicació intercel·lular.

També s'ha demostrat que el GFAP és important en la reparació després d'una lesió del SNC, concretament pel seu paper en la formació de cicatrius glials en multitud de llocs del SNC, inclosos l'ull[28] i el cervell.[29]

Referències

[modifica]
  1. ↑ «Malalties que s'associen genèticament amb GFAP, vegeu/editeu les referències a wikidata».
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000131095 - Ensembl, May 2017
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000020932 – Ensembl, May 2017
  4. ↑ «Human PubMed Reference:». National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  5. ↑ «Mouse PubMed Reference:». National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  6. ↑ Isaacs A, Baker M, Wavrant-De Vrièze F, Hutton M «Determination of the gene structure of human GFAP and absence of coding region mutations associated with frontotemporal dementia with parkinsonism linked to chromosome 17». Genomics, 51, 1, 7-1998, pàg. 152–154. DOI: 10.1006/geno.1998.5360. PMID: 9693047.
  7. ↑ 7,0 7,1 Jacque CM, Vinner C, Kujas M, Raoul M, Racadot J, Baumann NA «Determination of glial fibrillary acidic protein (GFAP) in human brain tumors». Journal of the Neurological Sciences, 35, 1, 1-1978, pàg. 147–155. DOI: 10.1016/0022-510x(78)90107-7. PMID: 624958.
  8. ↑ Roessmann U, Velasco ME, Sindely SD, Gambetti P «Glial fibrillary acidic protein (GFAP) in ependymal cells during development. An immunocytochemical study». Brain Research, 200, 1, 10-1980, pàg. 13–21. DOI: 10.1016/0006-8993(80)91090-2. PMID: 6998542.
  9. ↑ Buniatian G, Traub P, Albinus M, Beckers G, Buchmann A, Gebhardt R, Osswald H «The immunoreactivity of glial fibrillary acidic protein in mesangial cells and podocytes of the glomeruli of rat kidney in vivo and in culture». Biology of the Cell, 90, 1, 1-1998, pàg. 53–61. DOI: 10.1016/s0248-4900(98)80232-3. PMID: 9691426.
  10. ↑ Maunoury R, Portier MM, Léonard N, McCormick D «Glial fibrillary acidic protein immunoreactivity in adrenocortical and Leydig cells of the Syrian golden hamster (Mesocricetus auratus)». Journal of Neuroimmunology, 35, 1–3, 12-1991, pàg. 119–129. DOI: 10.1016/0165-5728(91)90167-6. PMID: 1720132.
  11. ↑ Davidoff MS, Middendorff R, Köfüncü E, Müller D, Jezek D, Holstein AF «Leydig cells of the human testis possess astrocyte and oligodendrocyte marker molecules». Acta Histochemica, 104, 1, 2002, pàg. 39–49. DOI: 10.1078/0065-1281-00630. PMID: 11993850.
  12. ↑ von Koskull H «Rapid identification of glial cells in human amniotic fluid with indirect immunofluorescence». Acta Cytologica, 28, 4, 1984, pàg. 393–400. PMID: 6205529.
  13. ↑ Kasantikul V, Shuangshoti S «Positivity to glial fibrillary acidic protein in bone, cartilage, and chordoma». Journal of Surgical Oncology, 41, 1, 5-1989, pàg. 22–26. DOI: 10.1002/jso.2930410109. PMID: 2654484.
  14. ↑ Apte MV, Haber PS, Applegate TL, Norton ID, McCaughan GW, Korsten MA, et al. «Periacinar stellate shaped cells in rat pancreas: identification, isolation, and culture». Gut, 43, 1, 7-1998, pàg. 128–133. DOI: 10.1136/gut.43.1.128. PMC: 1727174. PMID: 9771417.
  15. ↑ Cullen DK, Simon CM, LaPlaca MC «Strain rate-dependent induction of reactive astrogliosis and cell death in three-dimensional neuronal-astrocytic co-cultures». Brain Research, 1158, 7-2007, pàg. 103–115. DOI: 10.1016/j.brainres.2007.04.070. PMC: 3179863. PMID: 17555726.
  16. ↑ Eng LF, Ghirnikar RS, Lee YL «Glial fibrillary acidic protein: GFAP-thirty-one years (1969-2000)». Neurochemical Research, 25, 9–10, 10-2000, pàg. 1439–1451. DOI: 10.1023/A:1007677003387. PMID: 11059815.
  17. ↑ Bongcam-Rudloff E, Nistér M, Betsholtz C, Wang JL, Stenman G, Huebner K, et al. «Human glial fibrillary acidic protein: complementary DNA cloning, chromosome localization, and messenger RNA expression in human glioma cell lines of various phenotypes». Cancer Research, 51, 5, 3-1991, pàg. 1553–1560. PMID: 1847665.
  18. ↑ 18,0 18,1 Reeves SA, Helman LJ, Allison A, Israel MA «Molecular cloning and primary structure of human glial fibrillary acidic protein». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 86, 13, 7-1989, pàg. 5178–5182. Bibcode: 1989PNAS...86.5178R. DOI: 10.1073/pnas.86.13.5178. PMC: 297581. PMID: 2740350.
  19. ↑ McCormick MB, Coulombe PA, Fuchs E «Sorting out IF networks: consequences of domain swapping on IF recognition and assembly». The Journal of Cell Biology, 113, 5, 6-1991, pàg. 1111–1124. DOI: 10.1083/jcb.113.5.1111. PMC: 2289006. PMID: 1710225.
  20. ↑ Stewart M, Quinlan RA, Moir RD «Molecular interactions in paracrystals of a fragment corresponding to the alpha-helical coiled-coil rod portion of glial fibrillary acidic protein: evidence for an antiparallel packing of molecules and polymorphism related to intermediate filament structure». The Journal of Cell Biology, 109, 1, 7-1989, pàg. 225–234. DOI: 10.1083/jcb.109.1.225. PMC: 2115473. PMID: 2745549.
  21. ↑ Fuchs E, Weber K «Intermediate filaments: structure, dynamics, function, and disease». Annual Review of Biochemistry, 63, 1994, pàg. 345–382. DOI: 10.1146/annurev.bi.63.070194.002021. PMID: 7979242.
  22. ↑ Venkatesh K, Srikanth L, Vengamma B, Chandrasekhar C, Sanjeevkumar A, Mouleshwara Prasad BC, Sarma PV «In vitro differentiation of cultured human CD34+ cells into astrocytes». Neurology India, 61, 4, 2013, pàg. 383–388. DOI: 10.4103/0028-3886.117615. PMID: 24005729.
  23. ↑ Sjölin K, Kultima K, Larsson A, Freyhult E, Zjukovskaja C, Alkass K, Burman J «Distribution of five clinically important neuroglial proteins in the human brain». Molecular Brain, 15, 1, 6-2022, pàg. 52. DOI: 10.1186/s13041-022-00935-6. PMC: 9241296. PMID: 35765081.
  24. ↑ «Regulation of the Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP) and of its Encoding mRNA in the Developing Brain and in Cultured Astrocytes». A: Molecular Aspects of Development and Aging of the Nervous System (en anglès). 265, 1990, p. 41–52 (Advances in Experimental Medicine and Biology). DOI 10.1007/978-1-4757-5876-4_4. ISBN 978-1-4757-5878-8. 
  25. ↑ Liedtke W, Edelmann W, Bieri PL, Chiu FC, Cowan NJ, Kucherlapati R, Raine CS «GFAP is necessary for the integrity of CNS white matter architecture and long-term maintenance of myelination». Neuron, 17, 4, 10-1996, pàg. 607–615. DOI: 10.1016/S0896-6273(00)80194-4. PMID: 8893019.
  26. ↑ Weinstein DE, Shelanski ML, Liem RK «Suppression by antisense mRNA demonstrates a requirement for the glial fibrillary acidic protein in the formation of stable astrocytic processes in response to neurons». The Journal of Cell Biology, 112, 6, 3-1991, pàg. 1205–1213. DOI: 10.1083/jcb.112.6.1205. PMC: 2288905. PMID: 1999469.
  27. ↑ Harrison BC, Mobley PL «Phosphorylation of glial fibrillary acidic protein and vimentin by cytoskeletal-associated intermediate filament protein kinase activity in astrocytes». Journal of Neurochemistry, 58, 1, 1-1992, pàg. 320–327. DOI: 10.1111/j.1471-4159.1992.tb09313.x. PMID: 1727439.
  28. ↑ Tuccari G, Trombetta C, Giardinelli MM, Arena F, Barresi G «Distribution of glial fibrillary acidic protein in normal and gliotic human retina». Basic and Applied Histochemistry, 30, 4, 1986, pàg. 425–432. PMID: 3548695.
  29. ↑ Paetau A, Elovaara I, Paasivuo R, Virtanen I, Palo J, Haltia M «Glial filaments are a major brain fraction in infantile neuronal ceroid-lipofuscinosis». Acta Neuropathologica, 65, 3–4, 1985, pàg. 190–194. DOI: 10.1007/bf00686997. PMID: 4038838.
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Proteïna_àcida_fibril·lar_glial&oldid=34101436»