Caveolas

En biología, las caveolae (en latín, "pequeñas cuevas"; singular, caveola), que son un tipo especial de balsa lipídica, son pequeñas (50-100 nanómetros) invaginaciones de la membrana plasmática en las células de muchos vertebrados. Son la característica superficial más abundante de muchos tipos de células de vertebrados, especialmente células endoteliales, adipocitos y células de notocorda embrionarias. Originalmente fueron descubiertos por E. Yamada en 1955.

Estas estructuras en forma de matraz son ricas en proteínas y lípidos como el colesterol y los esfingolípidos y tienen varias funciones en la transducción de señales. También se cree que desempeñan un papel en la mecanoprotección, la mecanosensación, la endocitosis, la oncogénesis y la captación de bacterias patógenas y ciertos virus.

Caveolinas

Inicialmente se pensó que la formación y el mantenimiento de las caveolas se debía principalmente a la caveolina, una proteína de 21 kD. Hay tres genes homólogos de caveolina expresados en células de mamífero: Cav1, Cav2 y Cav3. Estas proteínas tienen una topología común: extremo N citoplasmático con dominio de andamiaje, dominio transmembrana en horquilla larga y extremo C citoplasmático. Las caveolinas se sintetizan como monómeros y se transportan al aparato de Golgi. Durante su posterior transporte a través de la vía secretora, las caveolinas se asocian con balsas lipídicas y forman oligómeros (14-16 moléculas). Estas caveolinas oligomerizadas forman las caveolas. La presencia de caveolina conduce a un cambio local en la morfología de la membrana.

Cuevas

Las proteínas Cavin surgieron a fines de la década de 2000 como los principales componentes estructurales que controlan la formación de caveolas. La familia de proteínas cavin consta de Cavin1 (también conocida como PTRF), Cavin2 (también conocida como SDPR), Cavin3 (también conocida como SRBC) y Cavin4 (también conocida como MURC). Se ha demostrado que Cavin1 es el principal regulador de la formación de caveolas en múltiples tejidos, con la sola expresión de Cavin1 suficiente para la formación de caveolas morfológicas en células que carecen de caveolas pero abundantes en Cav1. Cavin4, análogo a Cav3, es específico del músculo.

Endocitosis caveolar

Las caveolas son una fuente de endocitosis dependiente de balsa independiente de clatrina. La capacidad de oligomerización de las caveolinas debido a sus dominios de oligomerización es necesaria para la formación de vesículas endocíticas caveolares. La oligomerización conduce a la formación de microdominios ricos en caveolina en la membrana plasmática. El aumento de los niveles de colesterol y la inserción de los dominios de andamiaje de las caveolinas en la membrana plasmática conducen a la expansión de la invaginación caveolar y la formación de vesículas endocíticas. Luego, la fisión de la vesícula de la membrana plasmática está mediada por GTPasa dynamin II, que se localiza en el cuello de la vesícula en ciernes. La vesícula caveolar liberada puede fusionarse con el endosoma temprano o el caveosoma. El caveosoma es un compartimento endosómico con pH neutro que no tiene marcadores endosómicos tempranos. Sin embargo, contiene moléculas internalizadas por la endocitosis caveolar.

Este tipo de endocitosis se utiliza, por ejemplo, para la transcitosis de albúmina en células endoteliales o para la internalización del receptor de insulina en adipocitos primarios.

Otras funciones de las caveolas

• Se ha demostrado que la caveolaa es necesaria para proteger las células del estrés mecánico en múltiples tipos de tejidos, como los músculos esqueléticos, las células endoteliales y las células noochord.
• Caveolae puede ser utilizado para la entrada a la célula por algunos patógenos y así evitar la degradación en los lisosomas. Sin embargo, algunas bacterias no usan grutas típicas, sino sólo áreas ricas en caveolina de la membrana plasmática. Los patógenos que explotan esta vía endocítica incluyen virus como SV40 y virus del polioma y bacterias como algunas cepas de Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa y Porphyromonas gingivalis.
• Caveolae también tiene un papel en la señalización celular. Las caveolinas se asocian con algunas moléculas de señalización (por ejemplo, eNOS) a través de su dominio de andamio y así pueden regular su señalización. Caveolae también participa en la regulación de canales y en la señalización de calcio.
• Caveolae también participa en la regulación de lípidos. Los altos niveles de caveolina Cav1 se expresan en adipocitos. La caveolina se asocia con colesterol, ácidos grasos y gotas de lípidos y participa en su regulación.
• Caveolae también puede servir como mechanosensores en varios tipos de células. En las células endoteliales, las caveolas están involucradas en la sensación de flujo. La exposición crónica al estímulo de flujo conduce a mayores niveles de caveolina Cav1 en la membrana plasmática, su fosforilación, activación de la enzima de señalización eNOS y remodelación de vasos sanguíneos. En las células del músculo liso, la caveolina Cav1 tiene un papel en la detección del estiramiento que activa la progresión del ciclo celular.

inhibidores

Algunos inhibidores conocidos de la vía de las caveolas son la filipina III, la genisteína y la nistatina.