Un poro

Biologia delle comunicazioni volume 5, numero articolo: 730 (2022) Citare questo articolo

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Mantenere l'equilibrio idrico è una vera sfida per gli anfibi negli ambienti terrestri. I nostri studi precedenti con il rospo Bombina maxima hanno scoperto una proteina che forma i pori e un complesso di fattori trifoglio βγ-CAT, che viene assemblato sotto stretta regolamentazione a seconda dei segnali ambientali. Qui riportiamo un ruolo inaspettato per βγ-CAT nel mantenimento dell'acqua dei rospi. L’eliminazione delle secrezioni della pelle del rospo, in cui il βγ-CAT è un componente importante, ha aumentato la mortalità degli animali sottoposti a stress ipertonico. βγ-CAT era costitutivamente espresso negli organi osmoregolatori del rospo, che era inducibile alla variazione delle condizioni osmotiche. La proteina ha indotto e partecipato alla macropinocitosi in vivo e in vitro. Durante l'iperosmosi extracellulare, il βγ-CAT stimola la macropinocitosi per facilitare l'importazione di acqua e potenziare il rilascio di esosomi, che regolano contemporaneamente la distribuzione delle acquaporine. Collettivamente, questi risultati hanno scoperto che oltre all'acquaporina integrata nella membrana, una proteina secretiva che forma i pori può facilitare il mantenimento dell'acqua nei rospi attraverso l'induzione della macropinocitosi e la modulazione dell'esocitosi, soprattutto nelle risposte allo stress osmotico.

Il mantenimento dell’equilibrio idrico è una sfida fondamentale che gli anfibi devono affrontare nel processo di transizione dall’acqua alla terra1,2. In questi animali, la funzione coordinata dei sistemi nervoso, endocrino e linfatico e degli organi coinvolti nell'equilibrio salino e nell'osmoregolazione (inclusi pelle, vescica e reni) si traduce in un migliore stoccaggio e utilizzo dell'acqua e in una ridotta evaporazione1,3. Gli anfibi sono in grado di assorbire l'acqua attraverso la pelle1,2. Inoltre, l'acqua viene riassorbita dal fluido tubulare nel rene e dall'urina immagazzinata nella vescica urinaria (UB)2,3. Le acquaporine (AQP) delle proteine ​​dei canali dell'acqua svolgono un ruolo chiave nell'assorbimento/riassorbimento transepiteliale dell'acqua in questi organi e nella regolazione del volume cellulare4,5. Tuttavia, raramente è stata studiata la funzione fisiologica dei componenti proteici delle secrezioni cutanee degli anfibi nella regolazione dell'omeostasi dell'acqua tegumentale.

La macropinocitosi è un meccanismo che media l'assorbimento di massa e l'internalizzazione del fluido extracellulare e dei soluti in esso contenuti, producendo vescicole endocitiche con diametro di 0,2–5 μm6,7. La macropinocitosi è una via endocitica actina-dipendente mediata dall'attivazione delle vie di segnalazione di Ras e fosfatidilinositolo 3-chinasi (PI3K), che è indotta da agenti endogeni come fattori di crescita o da microbi invasivi6,8. È stato documentato che questo processo cellulare fondamentale svolge vari ruoli fisiopatologici in una serie di cellule normali e maligne, tra cui l'acquisizione di nutrienti, la crescita cellulare, il traffico e il rinnovamento dei componenti della membrana, l'ingresso di agenti patogeni, la sorveglianza immunitaria e la motilità cellulare6,9, 10. Tuttavia, i ruoli fisiologici della macropinocitosi, una forma molto antica di endocitosi, rimangono non completamente compresi11,12.

Le proteine ​​che formano i pori (PFP) sono solitamente proteine ​​secretorie che esistono in una forma monomerica idrosolubile e oligomerizzano per formare pori transmembrana (canali)13,14. Le aerolisine sono PFP batteriche a β-barile prodotte dalle specie Aeromonas13,14. È interessante notare che in vari animali e piante sono state identificate numerose PFP della famiglia dell'aerolisina (abbreviate af-PFP, precedentemente denominate proteine ​​simili all'aerolisi, ALP) che ospitano un dominio di inserimento nella membrana dell'aerolisina fuso con altri domini. I nostri studi precedenti con le secrezioni cutanee del rospo Bombina maxima hanno scoperto una rete di interazione tra af-PFP e fattori del trifoglio (TFF)17. BmALP1, un af-PFP del rospo, può essere regolato in modo reversibile tra la forma attiva e quella inattiva, in cui il suo paralogo BmALP3 è un regolatore negativo che dipende dalla tensione dell'ossigeno ambientale18. Nello specifico, BmALP1 interagisce con BmTFF3 per formare un complesso PFP attivo di membrana denominato βγ-CAT19,20, in cui BmTFF3 agisce come chaperon extracellulare che stabilizza il monomero BmALP1 e consegna questo PFP ai suoi target di membrana adeguati18,21.