Elastina

Elastin es una proteína que en humanos es codificada por ELN Gene. Elastin es un componente clave de la matriz extracelular en los gnathostomes (vértebras secas). Es altamente elástico y presente en tejido conectivo permitiendo que muchos tejidos en el cuerpo reanuden su forma después de estirar o contraer. Elastin ayuda a la piel a volver a su posición original cuando está picada o pellizcada. Elastin es también un importante tejido portador de carga en los cuerpos de los vertebrados y utilizado en lugares donde se requiere energía mecánica para ser almacenado.

Función

El gen ELN codifica una proteína que es uno de los dos componentes de las fibras elásticas. La proteína codificada es rica en aminoácidos hidrófobos como la glicina y la prolina, que forman regiones hidrófobas móviles unidas por enlaces cruzados entre residuos de lisina. Se han encontrado múltiples variantes de transcripción que codifican diferentes isoformas para este gen. El precursor soluble de la elastina es la tropoelastina. La caracterización del desorden es consistente con un mecanismo de retroceso elástico impulsado por la entropía. Se concluye que el trastorno conformacional es una característica constitutiva de la estructura y función de la elastina.

Importancia clínica

Las deleciones y mutaciones en este gen están asociadas con la estenosis aórtica supravalvular (SVAS) y la cutis laxa autosómica dominante. Otros defectos asociados en la elastina incluyen el síndrome de Marfan, el enfisema causado por deficiencia de α1-antitripsina, la aterosclerosis, el síndrome de Buschke-Ollendorff, el síndrome de Menkes, el pseudoxantoma elástico y el síndrome de Williams.

Elastosis

Elastosis es la acumulación de elastina en los tejidos y es una forma de enfermedad degenerativa. Existen multitud de causas, pero la más común es la elastosis actínica de la piel, también conocida como elastosis solar, que se produce por la exposición prolongada y excesiva al sol, proceso conocido como fotoenvejecimiento. Las causas poco comunes de elastosis cutánea incluyen elastosis perforante serpiginosa, elastosis calcificada perforante y elastosis focal lineal.

La elastosis de la piel causa

Estado	Características distintivas	Histopatología
Elastosis actínica (más común, también llamado elastosis solar)	Elastin reemplazando fibras de colágeno de la dermis papilar y dermis reticular
Elastosis perforan serpiginosa	Fibras elásticas degeneradas y canales perforantes transepidermal (flechas en puntos de imagen en uno de ellos)
Elastosis calcific perforating	Clupe de fibras elásticas cortas en la dermis.
Elastosis focal lineal	Acumulación de material elastótico fragmentado dentro de la dermis papilar y eliminación transcutánea de las fibras elastóticas.

Composition

En el cuerpo, la elastina generalmente está asociada con otras proteínas en los tejidos conectivos. La fibra elástica del cuerpo es una mezcla de elastina amorfa y fibrilina fibrosa. Ambos componentes están compuestos principalmente de aminoácidos más pequeños como glicina, valina, alanina y prolina. La elastina total oscila entre el 58 y el 75% del peso de la arteria seca desgrasada en las arterias caninas normales. La comparación entre tejidos frescos y digeridos muestra que, con una tensión del 35%, un mínimo del 48% de la carga arterial es transportada por la elastina, y un mínimo del 43% del cambio en la rigidez del tejido arterial se debe al cambio en la rigidez de la elastina. .

Distribución de tejidos

La elastina cumple una función importante en las arterias como medio para la propagación de ondas de presión para ayudar al flujo sanguíneo y es particularmente abundante en grandes vasos sanguíneos elásticos como la aorta. La elastina también es muy importante en los pulmones, los ligamentos elásticos, los cartílagos elásticos, la piel y la vejiga. Está presente en los vertebrados con mandíbulas.

Características

La elastina es una proteína de vida muy larga, con una vida media de más de 78 años en humanos.

Investigación clínica

Se ha estudiado la viabilidad de utilizar tropoelastina humana recombinante para permitir la producción de fibra de elastina para mejorar la flexibilidad de la piel en heridas y cicatrices. Después de inyecciones subcutáneas de tropoelastina humana recombinante en heridas recientes, se descubrió que no había mejora en las cicatrices ni en la flexibilidad de las cicatrices finales.

Biosíntesis

Precursores de la tropoelastina

La elastina se produce uniendo muchas moléculas pequeñas de proteína tropoelastina precursora soluble (50-70 kDa), para formar el complejo final masivo, insoluble y duradero. Las moléculas de tropoelastina no unidas normalmente no están disponibles en la célula, ya que inmediatamente después de su síntesis por la célula se reticulan formando fibras de elastina y se exportan a la matriz extracelular.

Cada tropoelastina consta de una cadena de 36 pequeños dominios, cada uno de los cuales pesa alrededor de 2 kDa en una conformación de espiral aleatoria. La proteína consta de dominios hidrófobos e hidrófilos alternos, que están codificados por exones separados, de modo que la estructura del dominio de la tropoelastina refleja la organización exónica del gen. Los dominios hidrófilos contienen motivos Lys-Ala (KA) y Lys-Pro (KP) que participan en la reticulación durante la formación de elastina madura. En los dominios KA, los residuos de lisina aparecen como pares o tripletes separados por dos o tres residuos de alanina (por ejemplo, AAAKAAKAA), mientras que en los dominios KP los residuos de lisina están separados principalmente por residuos de prolina (por ejemplo, KPLKP).

Agregación

La tropoelastina se agrega a temperatura fisiológica debido a interacciones entre dominios hidrofóbicos en un proceso llamado coacervación. Este proceso es reversible y está controlado termodinámicamente y no requiere escisión de proteínas. El coacervado se vuelve insoluble mediante reticulación irreversible.

Reticulación

Para producir fibras de elastina maduras, las moléculas de tropoelastina se reticulan a través de sus residuos de lisina con moléculas reticulantes de desmosina e isodesmosina. La enzima que realiza el entrecruzamiento es la lisil oxidasa, utilizando una reacción de síntesis de piridina Chichibabin in vivo.

Biología molecular

En los mamíferos, el genoma solo contiene un gen para la tropoelastina, llamado ELN. El gen humano ELN es un segmento de 45 kb en el cromosoma 7 y tiene 34 exones interrumpidos por casi 700 intrones, siendo el primer exón un péptido señal que asigna su localización extracelular. La gran cantidad de intrones sugiere que la recombinación genética puede contribuir a la inestabilidad del gen, lo que lleva a enfermedades como SVAS. La expresión del ARNm de tropoelastina está altamente regulada en al menos ocho sitios de inicio de la transcripción diferentes.

Las variantes de elastina específicas de tejido se producen mediante empalme alternativo del gen de tropoelastina. Hay al menos 11 isoformas de tropoelastina humana conocidas. Estas isoformas están bajo regulación del desarrollo; sin embargo, existen diferencias mínimas entre tejidos en la misma etapa de desarrollo.