Glicoforina C

Glicoforina C (GYPC; CD236/CD236R; glicoproteína beta; glicoconectina; PAS-2') desempeña un papel funcional papel importante en el mantenimiento de la forma de los eritrocitos y la regulación de las propiedades del material de la membrana, posiblemente a través de su interacción con la proteína 4.1. Además, se ha demostrado previamente que las membranas deficientes en proteína 4.1 presentan un contenido reducido de glicoforina C. También es una proteína de membrana integral de los eritrocitos y actúa como receptor de la proteína PfEBP-2 de Plasmodium falciparum. (proteína 2 de unión a eritrocitos; baebl; EBA-140).

Historia

El antígeno se descubrió en 1960 cuando tres mujeres que carecían del antígeno produjeron anti-Gea en respuesta al embarazo. El antígeno lleva el nombre de una de las pacientes, la señora Gerbich. Al año siguiente, se descubrió un antígeno nuevo pero relacionado en la Sra. Yus, de quien también lleva el nombre un antígeno en este sistema. En 1972 se introdujo un sistema numérico para los antígenos de este grupo sanguíneo.

Genómica

A pesar de los nombres similares, las glicoforinas C y D no están relacionadas con las otras tres glicoforinas que codifican en el cromosoma 4 en la ubicación 4q28-q31. Estas últimas proteínas están estrechamente relacionadas. La glicoforina A y la glicoforina B portan los antígenos del grupo sanguíneo MN y Ss, respectivamente. Hay aproximadamente 225 000 moléculas de GPC y GPD por eritrocito.

Originalmente se pensaba que las glicoforinas C y D eran el resultado de un evento de duplicación genética, pero sólo más tarde se descubrió que estaban codificadas por el mismo gen. La glicoforina D (GPD) se genera a partir del ARN mensajero de la glicoforina C mediante traducción con fugas en un marco AUG en el codón 30: glicoforina D = residuos de glicoforina C 30 a 128. Esta traducción con fugas parece ser un rasgo exclusivamente humano.

La glicoforina C (GPC) es una cadena polipeptídica única de 128 aminoácidos y está codificada por un gen en el brazo largo del cromosoma 2 (2q14-q21). El gen fue clonado por primera vez en 1989 por High et al.. El gen GPC está organizado en cuatro exones distribuidos en 13,5 kilopares de bases de ADN. El exón 1 codifica los residuos 1-16, el exón 2, los residuos 17-35, el exón 3, los residuos 36-63 y el exón 4, los residuos 64-128. Los exones 2 y 3 son altamente homólogos, con menos del 5% de divergencia de nucleótidos. Estos exones también se diferencian por un inserto de 9 aminoácidos en el extremo 3' final del exón 3. Los segmentos repetidos directos que contienen estos exones tienen una longitud de 3,4 kilopares de bases y pueden derivarse de una duplicación reciente de un único dominio ancestral. Los exones 1, 2 y la mayor parte del exón 3 codifican el dominio extracelular N-terminal, mientras que el resto del exón 3 y el exón 4 codifican dominios transmembrana y citoplasmático.

Se conocen dos isoformas y el gen se expresa en una amplia variedad de tejidos, incluidos el riñón, el timo, el estómago, la mama, el hígado adulto y los eritrocitos. En las líneas celulares no eritroides, la expresión es menor que en los eritrocitos y la proteína está glicosilada diferencialmente. En los eritrocitos, la glicoforina C constituye aproximadamente 4% de las sialoglicoproteínas de membrana. El número promedio de cadenas unidas en O es 12 por molécula.

El gen se expresa temprano en el desarrollo del eritrocito, específicamente en la unidad formadora de estallidos eritroides y la unidad formadora de colonias eritroides. El ARNm de los eritroblastos humanos tiene una longitud de ~1,4 kilobases y el sitio de inicio de la transcripción en las células eritroides se ha mapeado en 1050 pares de bases de 5' del codón de inicio. Se expresa temprano en el desarrollo y antes de los antígenos de Kell, la glicoproteína asociada a Rhesus, la glicoforina A, banda 3, el antígeno de Rhesus y la glicoforina B.

En las células melanocíticas, la expresión del gen de la glicoforina C puede estar regulada por MITF.

GPC parece sintetizarse en exceso en el eritrocito y que el contenido de la membrana está regulado por la banda 4.1 (proteína 4.1). Aquí se encuentran datos adicionales sobre la regulación de la glicoforina C.

En un estudio de este gen entre los Hominoidea surgieron dos hallazgos exclusivos de los humanos: (1) un exceso de divergencia no sinónimo entre especies que parece ser causado únicamente por la evolución acelerada y (2) la capacidad de un solo GYPC gen para codificar las proteínas GPC y GPD. Se desconoce la causa de esto, pero se sugirió que estos hallazgos podrían ser el resultado de una infección por Plasmodium falciparum.

Biología molecular

Después de la separación de las membranas de los glóbulos rojos mediante electroforesis en gel de poliacrilamida-SDS y tinción con ácido periódico de Schiff (PAS), se han identificado cuatro glicoforinas. Estos han sido denominados glicoforina A, B, C y D en orden de cantidad presente en la membrana: la glicoforina A es la más común y la glicoforina D la menos común. Se ha identificado una quinta (glicoforina E) dentro del genoma humano, pero no se puede detectar fácilmente con la tinción de gel de rutina. En total, las glicoforinas constituyen aproximadamente 2% de la masa proteica total de la membrana de los eritrocitos. De manera confusa, estas proteínas también se conocen con diferentes nomenclaturas, pero probablemente sean más conocidas como glicoforinas.

La glicoforina C se aisló por primera vez en 1978. Las glicoforinas C y D son sialoglicoproteínas menores que contribuyen al 4% y al 1% del material PAS positivo y están presentes en aproximadamente 2,0 y 0,5 x 10⁵ copias. /celda respectivamente. En geles de poliacrilimida, el peso aparente de la glicoforina C es de 32 kilodaltons (32 kDa). Su estructura es similar a la de otras glicoforinas: un dominio extracelular altamente glicosilado (residuos 1-58), un dominio transmembrana (residuos 59-81) y un dominio intracelular (residuos 82-128). Aproximadamente el 90% de la glicoforina C presente en el eritrocito está unida al citoesqueleto y el 10% restante se mueve libremente dentro de la membrana.

El peso molecular aparente de la glicoforina D es de 23 kDa. En promedio, esta proteína tiene 6 oligosacáridos unidos por O por molécula.

Dentro del eritrocito interactúa con la banda 4.1 (una proteína de 80 kDa) y p55 (una fosfoproteína palmitoilada de la membrana periférica y miembro de la familia de las guanilato quinasas asociadas a la membrana) para formar un complejo ternario que es fundamental para la forma y Estabilidad de los eritrocitos. Los principales sitios de unión entre el citoesqueleto de espectrina-actina de los eritrocitos y la bicapa lipídica son la glicoforina C y la banda 3. La interacción con la banda 4.1 y p55 está mediada por la unión del dominio N terminal de 30 kD de la banda 4.1 a un segmento de 16 aminoácidos (residuos 82-98: residuos 61-77 de glicoforina D) dentro del dominio citoplásmico de glicoforina C y a un motivo de 39 aminoácidos cargado positivamente en p55. La mayor parte de la proteína 4.1 está unida a la glicoforina C. Se ha estimado que la magnitud de la fuerza de la interacción entre la glicoforina C y la banda 4.1 es de 6,9 microNewtons por metro, una cifra típica de las interacciones proteína-proteína.

La glicoforina C normalmente muestra un movimiento oscilatorio en la membrana de los eritrocitos. Esto se reduce en la ovalocitosis del sudeste asiático, una enfermedad de los eritrocitos debido a una mutación en la banda 3.

Medicina transfusional

Estas glicoforinas están asociadas a once antígenos de interés para la medicina transfusional: el Gerbich (Ge2, Ge3, Ge4), el Yussef (Yus), el Webb (Wb o Ge5), el Duch (Dh(a) o Ge8), el Leach, el Lewis II (Ls(a) o Ge6), el Ahonen (An(a) o Ge7) y GEPL (Ge10*), GEAT (Ge11*) y GETI (Ge12*). Seis son de alta prevalencia (Ge2, Ge3, Ge4, Ge10*, Ge11*, Ge12*) y cinco de baja prevalencia (Wb, Ls(a), An(a), Dh(a) y Ge9).

Antígeno de Gerbich

Las glicoforinas C y D codifican los antígenos de Gerbich (Ge). Hay cuatro alelos, Ge-1 a Ge-4. Se conocen tres tipos de negatividad del antígeno Ge: Ge-1,-2,-3 (fenotipo Leach), Ge-2,-3 y Ge-2,+3. Una deleción de 3,4 kilopares de bases dentro del gen, que probablemente surgió debido a un cruce desigual entre los dos dominios repetidos, es responsable de la formación del genotipo Ge-2,-3. Los puntos de interrupción de la eliminación se encuentran dentro de los intrones 2 y 3 y dan como resultado la eliminación del exón 3. Este gen mutante se transcribe como un ARN mensajero con un marco de lectura abierto continuo que se extiende a lo largo de 300 nucleótidos y se traduce en la sialoglicoproteína que se encuentra en Ge- 2,-3 glóbulos rojos. Una segunda deleción de 3,4 pares de kilobases dentro del gen de la glicoforina C elimina sólo el exón 2 mediante un mecanismo similar y genera el gen mutante que codifica la glicoproteína anormal que se encuentra en los eritrocitos Ge-2,+3.

El epítopo Ge2 es antigénico sólo en la glicoforina D y es un antígeno críptico en la glicoforina C. Está ubicado dentro del exón 2 y es sensible a la tripsina y la papaína, pero resistente a la quimotripsina y la pronasa. El epítopo Ge3 está codificado por el exón 3. Es sensible a la tripsina pero resistente a la quimotripsina, la papaína y la pronasa. Se cree que se encuentra entre los aminoácidos 42-50 de la glicoforina C (residuos 21-49 de la glicoforina D). Ge4 se encuentra dentro de los primeros 21 aminoácidos de la glicoforina C. Es sensible a la tripsina, la papaína, la pronasa y la neuraminidasa.

Antígeno de lixiviación

El fenotipo Leach, relativamente raro, se debe a una deleción en los exones 3 y 4 o a una mutación por desplazamiento del marco de lectura que causa un codón de parada prematuro en el gen de la glicoforina C, y las personas con este fenotipo son menos susceptibles (~60 % del grupo de control). tasa) a la invasión por Plasmodium falciparum. Estos individuos tienen un subtipo de enfermedad llamada eliptocitosis hereditaria. Las células con forma anormal se conocen como eliptocitos o células camélidas. La base de este fenotipo fue reportada por primera vez por Telen et al. El fenotipo es Ge:-2,-3,-4.

Antígeno de Yussef

El fenotipo Yussef (Yus) se debe a una deleción de 57 pares de bases correspondientes al exón 2. El antígeno se conoce como GPC Yus.

Las mutaciones de la glicoforina C son raras en la mayor parte del mundo occidental, pero son más comunes en algunos lugares donde la malaria es endémica. En Melanesia un mayor porcentaje de la población es Gerbich negativo (46,5%) que en cualquier otra parte del mundo. La incidencia del fenotipo Gerbich negativo causado por una deleción del exón 3 en las poblaciones de Wosera (provincia de Sepik Oriental) y Liksul (provincia de Madang) de Papúa Nueva Guinea es de 0,463 y 0,176 respectivamente.

Antígeno de Webb

El raro antígeno Webb (Wb) (~1/1000 donantes), descrito originalmente en 1963 en Australia, es el resultado de una alteración en la glicosilación de la glicoforina C: una transición de A a G en el nucleótido 23 da como resultado un residuo de asparagina. en lugar del residuo de serina normal con la consiguiente pérdida de glicosilación. El antígeno se conoce como GPC Wb.

Antígeno de Duch

El raro antígeno Duch (Dh) fue descubierto en Aarhus, Dinamarca (1968) y también se encuentra en la glicoforina C. Se debe a una transición de C a T en el nucleótido 40 que resulta en la sustitución de la leucina por fenilalanina. Este antígeno es sensible a la tripsina pero resistente a la quimotripsina y a Endo F.

Antígeno de Lewis

El antígeno Lewis II (Ls(a); Ge-6) tiene un inserto de 84 nucleótidos en el gen ancestral GPC: el inserto corresponde a la secuencia completa del exón 3. Se conocen dos subtipos de este antígeno: beta Ls(a) que porta el epítopo Ge3 y gamma Ls(a) que porta los epítopos Ge2 y Ge3. Este antígeno también se conoce como antígeno Rs(a).

Antígeno de Ahonen

El antígeno Ahonen (Ana) se informó por primera vez en 1972. El antígeno se encuentra en la glicoforina D. Este antígeno fue descubierto en un hombre finlandés el 5 de mayo de 1968, durante un análisis cruzado de sangre posoperatorio para la reparación de un aneurisma aórtico. En Finlandia se encontró que la incidencia de este antígeno era de 6/10.000 donantes. En Suecia la incidencia fue de 2/3266 donantes. La base molecular del origen de este antígeno se encuentra en el exón 2, donde una sustitución G->T en el codón 67 (posición de la base 199) convierte una alanina en un residuo de serina. Si bien este epítopo existe dentro de la glicoforina C, es un criptoantígeno. Sólo es antigénico en la glicoforina D debido al extremo N truncado.

Otros

También se ha informado de una duplicación del exón 2 en eritrocitos en donantes de sangre japoneses (~2/10.000). Esta mutación no se ha asociado con un nuevo antígeno.

Anticuerpos

Los anticuerpos contra los antígenos de Gerbich se han asociado con reacciones transfusionales y enfermedad hemolítica leve del recién nacido. En otros estudios se han encontrado anticuerpos anti-Ge de origen natural que no parecen tener importancia clínica. Se ha sugerido tolerancia inmunológica hacia el antígeno Ge.

Otras áreas

La alta expresión de glicoforina C se ha asociado con un mal pronóstico para la leucemia linfoblástica aguda en poblaciones chinas.

La glicoforina C es el receptor de la proteína antígeno de unión a eritrocitos 140 (EBA140) de Plasmodium falciparum. Esta interacción media una vía de invasión principal hacia los eritrocitos. La resistencia parcial de los eritrocitos que carecen de esta proteína a la invasión de P. falciparum se observó por primera vez en 1982. La falta de antígenos de Gerbich en la población de Papúa Nueva Guinea se observó en 1989.

La influenza A y B se unen a la glicoforina C.