Mucina

Micrografia d'un adenocarcinoma cervical, on es mostren cèl·lules amb vacúols intracitoplasmàtics que contenen mucina. Tinció de Papanicolau.

Les mucines són una família de proteïnes d'alt pes molecular i altament glucosilades produïdes pels teixits epitelials de la majoria de metazous.[1] La característica clau de certes mucines és la seva capacitat de formar gels; per tant, són el component clau de moltes secrecions gelatinoses, amb funcions que van des de la lubricació fins a la formació de barreres químiques.[2] Algunes mucines estan associades al control de la mineralització, incloent la formació del nacre en mol·luscs,[3] la calcificació en equinoderms[4] i la formació d'ossos en vertebrats.[5] S'uneixen a patògens i al·lèrgens com a part del sistema immunitari, per aïllar-los i inhibir els seus efectes.

La sobreexpressió de determinades mucines, com ara la MUC1,[6] la MUC4,[7] la MUC13[8] i la MUC16[9] està associada a diversos tipus de càncer (colorectal, mamari, ovàric o pancreàtic, per exemple);[10][11] Un gran nombre d'alteracions en el tràfic i distribució intracel·lular d'aquestes proteïnes es relaciona amb la patobiologia de moltes neoplàsies malignes.[12] A més, s'han identificat mutacions i empalmaments alternatius en els exons d'algunes mucines que promouen específicament la progressió i la metastatització cancerosa.[13]

Una característica comuna de moltes patologies respiratòries agudes i cròniques és l'augment de la generació de mucines, les quals varien segons la naturalesa concreta del procés causal.[14][15] En l'asma, l'expressió alterada de les mucines MUC5AC i MUC5B modifica la viscoelasticitat del moc i es considera un dels factors implicats en la patogènia de la malaltia.[16] Certes afeccions gastrointestinals també estan relacionades amb defectes de la normal estructura del moc per disminució d'alguns dels seus components principals.[17] Un exemple és la colitis ulcerosa, en la qual existeix un dèficit quantitatiu de MUC2 que debilita la barrera mucosa colònica.[18]

Tot i que algunes mucines es troben unides a la membrana cel·lular, la majoria de les mucines són secretades per les superfícies mucoses, com és el cas de les produïdes a la cavitat oral i que formen part de la saliva.[19] Al seu torn, les mucines secretades poden ser solubles o formadores de gel. La major part dels vertebrats tenen 5-6 gens que codifiquen mucines gel·lificants. Certs anurs però, com ara la granota Xenopus tropicalis, secreten fins a 26 mucines d'aquest tipus[20] i almenys una d'elles, l'otogelina, protegeix la pell dels seus capgrossos de la infecció pel bacteri Aeromonas hydrophila.[21]

Determinades mucines dificulten la formació de biofilms per part de gèrmens com Streptococcus mutans, Candida albicans o Pseudomonas aeruginosa, fet que disminueix la seva virulència i que podria ser emprat per desenvolupar substàncies antimicrobianes millorades.[22] Les propietats d'aquestes proteïnes fan que siguin considerades elements multifuncionals de gran interès en el disseny de nous biomaterials.[23] Per exemple, s'han creat hidrogels mucínics capaços de modular in vivo la resposta immune i evitar la reacció fibrosa que produeixen els implants biològics.[24]

Classificació de les mucines humanes

En els humans, les mucines (MUCs) s'agrupen en:[25]

  • MUCs de membrana: MUC1 (localització cromosòmica 1q21), MUC3A/B (7q22), MUC4 (3q29), MUC11 (7q22), MUC12 (7q22), MUC13 (3q21.2), MUC15 (11p14.3), MUC16 (19p13.2), MUC17 (7q22), MUC20 (3q29) i MUC21 (6p21).
  • MUCs secretades:
    • MUCs gel·lificants: MUC2 (11p15.5), MUC5AC (11p15.5), MUC5B (11p15.5), MUC6 (11p15.5) i MUC19 (12q12).
    • MUCs solubles: MUC7 (4q13-q21), MUC8 (12q24.3) i MUC9 (1p13).

Histològicament, les MUCs es divideixen en àcides i neutres. Les àcides es tenyeixen emprant un protocol especial amb la tinció de blau alcià, mentre que la tinció de PAS tenyeix les MUCs neutres.[26] Les espirals de Curschmann són estructures cilíndriques formades per una mescla de mucines que es veuen sovint en l'esput de pacients amb malalties bronquials cròniques (predominantment asma i bronquitis), encara que també s'han observat en mostres citopatològiques d'orina, líquid pleural, líquid sinovial, rentats peritonials i frotis cervicals/vaginals.[27] La tinció amb mucicarmí de Mayer és altament positiva en mucines epitelials i molt poc en les d'origen fibroblàstic. S'utilitza per diferenciar determinades neoplàsies i tenyir la càpsula dels criptococs.[28]

Estructura proteica

Les mucines madures estan compostes de dues regions diferents:

  • Les regions amino-terminal i carboxil-terminal tenen homologia molecular seqüencial amb el factor de von Willebrand, ja que comparteixen un ancestre proteic comú.[29] Es troben poc glicosilades però són riques en residus cisteïna, que participen en la formació de ponts disulfur dins dels monòmers de mucina i entre ells.
  • Una gran regió central formada per múltiples repeticions en tàndem de seqüències de 10 a 80 residus, en què almenys la meitat dels aminoàcids són serina o treonina. Aquesta àrea és modificada post-traduccionalment, amb l'agregat de centenars d'oligosacàrids amb unions O-glicosídiques. També es troben oligosacàrids units amb enllaços N-glicosídics, però són menys abundants que els anteriors. Les anomalies en la O-glicosilació mucínica alteren de forma important el normal desenvolupament de nombrosos processos biològics.[30]

Darreres investigacions

En els humans, s'ha comprovat que la MUC1 té un paper dinàmic de gran importància en la protecció contra un ampli ventall d'agents infecciosos, com ara Influenzavirus A[31] o Streptococcus pneumoniae,[32] i també en la correcta regulació de la resposta inflamatòria davant les infeccions.[33]

La MUC5AC secretada per les cèl·lules caliciformes de la conjuntiva és essencial en la formació del glicocàlix que protegeix la superfície ocular i, segons els especialistes, un baix nivell d'aquesta mucina podria ser un dels factors implicats en la síndrome de l'ull sec.[34]

Dins del camp de l'enginyeria tissular, es creu que les interaccions que tenen lloc entre les mucines i nanolámines de dicalcogenurs metàl·lics podrien ser d'utilitat per crear diversos productes biomèdics avençats.[35]

Referències

  1. ↑ Lang T, Hansson GC, Samuelsson T «Gel-forming mucins appeared early in metazoan evolution» (en anglès). Proc Natl Acad Sci USA, 2007 Oct 9; 104 (41), pp: 16209-16214. DOI: 10.1073/pnas.0705984104. PMC: 2042186. PMID: 17911254 [Consulta: 18 febrer 2019].
  2. ↑ Linden SK, Sutton P, Karlsson NG, Korolik V, McGuckin MA «Mucins in the mucosal barrier to infection» (en anglès). Mucosal Immunol, 2008 Maig; 1 (3), pp: 183-197. DOI: 10.1038/mi.2008.5. ISSN: 1935-3456. PMID: 19079178 [Consulta: 18 febrer 2019].
  3. ↑ Marin F, Corstjens P, de Gaulejac B, de Vrind-De Jong E, Westbroek P «Mucins and Molluscan Calcification. Molecular characterization of mucoperlin, a novel mucin-like protein from the nacreous shell layer of the fan mussel Pinna nobilis (Bivalvia, pteriomorphia)» (en anglès). J Biol Chem, 2000 Jul 7; 275 (27), pp: 20667-20675. DOI: 10.1074/jbc.M003006200. ISSN: 1083-351X. PMID: 10770949 [Consulta: 18 febrer 2019].
  4. ↑ Boskey, AL «Biomineralization: an overview» (en anglès). Connect Tissue Res, 2003 Feb; 44 (Supl 1), pp: 5-9. DOI: 10.1080/713713622. ISSN: 0300-8207. PMID: 12952166 [Consulta: 18 febrer 2019].
  5. ↑ Midura, RJ; Hascall, VC «Bone sialoprotein–a mucin in disguise?». Glycobiology, 6, (7), 1996, pàg. 677–81. DOI: 10.1093/glycob/6.7.677. ISSN: 0959-6658. PMID: 8953277.
  6. ↑ UniProt «Mucin-1» (en anglès). Protein knowledgebase. UniProt Consortium, 2019 Gen 16; P15941 (MUC1_HUMAN) (rev), pàgs: 33 [Consulta: 18 febrer 2019].
  7. ↑ UniProt «Mucin-4» (en anglès). Protein knowledgebase. UniProt Consortium, 2019 Maig 8; Q99102 (MUC4_HUMAN) (rev), pàgs: 26 [Consulta: 12 maig 2019].
  8. ↑ UniProt «Mucin-13» (en anglès). Protein knowledgebase. UniProt Consortium, 2019 Maig 8; Q9H3R2 (MUC13_HUMAN) (rev), pàgs: 13 [Consulta: 17 maig 2019].
  9. ↑ UniProt «Mucin-16» (en anglès). Protein knowledgebase. UniProt Consortium, 2019 Maig 8; Q8WXI7 (MUC16_HUMAN) (rev), pàgs: 40 [Consulta: 23 maig 2019].
  10. ↑ Niv, Y «MUC1 and colorectal cancer pathophysiology considerations». World J. Gastroenterol., 14, (14), Abril 2008, pàg. 2139–41. DOI: 10.3748/wjg.14.2139. PMC: 2703837. PMID: 18407586.
  11. ↑ Kufe, DW «Mucins in cancer: function, prognosis and therapy» (en anglès). Nat Rev Cancer, 2009 Des; 9 (12), pp: 874-885. DOI: 10.1038/nrc2761. PMC: 2951677. PMID: 19935676 [Consulta: 26 març 2019].
  12. ↑ Joshi S, Kumar S, Choudhury A, Ponnusamy MP, Batra SK «Altered Mucins (MUC) trafficking in benign and malignant conditions» (en anglès). Oncotarget, 2014 Set 15; 5 (17), pp: 7272-7284. DOI: 10.18632/oncotarget.2370. PMC: 4202122. PMID: 25261375 [Consulta: 23 maig 2019].
  13. ↑ Kumar S, Cruz E, Joshi S, Patel A, et al «Genetic variants of mucins: unexplored conundrum» (en anglès). Carcinogenesis, 2017 Jul 1; 38 (7), pp: 671-679. DOI: 10.1093/carcin/bgw120. ISSN: 5862316. PMID: 27838635 [Consulta: 27 març 2019].
  14. ↑ Rose MC, Voynow JA «Respiratory tract mucin genes and mucin glycoproteins in health and disease» (en anglès). Physiol Rev, 2006 Gen; 86 (1), pp: 245-278. DOI: 10.1152/physrev.00010.2005. ISSN: 1522-1210. PMID: 16371599 [Consulta: 18 febrer 2019].
  15. ↑ Rogers, DF «Physiology of airway mucus secretion and pathophysiology of hypersecretion» (en anglès). Respir Care, 2007 Set; 52 (9), pp: 1134-1146. ISSN: 1943-3654. PMID: 17716382 [Consulta: 18 febrer 2019].
  16. ↑ Bonser LR, Erle DJ «Airway Mucus and Asthma: The Role of MUC5AC and MUC5B» (en anglès). J Clin Med, 2017 Nov 29; 6 (12), pii: E112. DOI: 10.3390/jcm6120112. PMC: 5742801. PMID: 29186064 [Consulta: 7 abril 2019].
  17. ↑ Hansson, GC «Mucus and mucins in diseases of the intestinal and respiratory tracts» (en anglès). J Intern Med, 2019 Maig; 285 (5), pp: 479-490. DOI: 10.1111/joim.12910. PMC: 6497544. PMID: 30963635 [Consulta: 24 maig 2019].
  18. ↑ van der Post S, Jabbar KS, Birchenough G, Arike L, et al «Structural weakening of the colonic mucus barrier is an early event in ulcerative colitis pathogenesis» (en anglès). Gut, 2019; Mar 26, pii: gutjnl-2018-317571. DOI: 10.1136/gutjnl-2018-317571. ISSN: 1468-3288. PMID: 30914450 [Consulta: 24 maig 2019].
  19. ↑ García Triana, BE; Delfín Soto, O; Lavandero Espina, AM; Saldaña Bernabeu, A «Principales proteínas salivales: estructura, función y mecanismos de acción» (en castellà). Rev Hab Cienc Méd, 2012; 11 (4), pp: 450-456. ISSN: 1729-519X [Consulta: 18 febrer 2019].
  20. ↑ Lang T, Klasson S, Larsson E, Johansson ME, et al «Searching the Evolutionary Origin of Epithelial Mucus Protein Components-Mucins and FCGBP» (en anglès). Mol Biol Evol, 2016 Ag; 33 (8), pp: 1921-1936. DOI: 10.1093/molbev/msw066. PMC: 4948705. PMID: 27189557 [Consulta: 11 març 2019].
  21. ↑ Varga JFA, Bui-Marinos MP, Katzenback BA «Frog Skin Innate Immune Defences: Sensing and Surviving Pathogens» (en anglès). Front Immunol, 2019 Gen 14; 9, pp: 3128. DOI: 10.3389/fimmu.2018.03128. ISSN: 6339944. PMID: 30692997 [Consulta: 17 març 2019].
  22. ↑ Co JY, Cárcamo-Oyarce G, Billings N, Wheeler KM, et al «Mucins trigger dispersal of Pseudomonas aeruginosa biofilms» (en anglès). NPJ Biofilms, 2018 Oct 10; 4, pp: 23. DOI: 10.1038/s41522-018-0067-0. PMC: 6180003. PMID: 30323945 [Consulta: 17 març 2019].
  23. ↑ Petrou G, Crouzier T «Mucins as multifunctional building blocks of biomaterials» (en anglès). Biomater Sci, 2018 Ag 21; 6 (9), pp: 2282-2297. DOI: 10.1039/c8bm00471d. ISSN: 2047-4849. PMID: 30047553 [Consulta: 17 març 2019].
  24. ↑ Yan, H; Seignez, C; Hjorth, M; Winkeljann, B; et al «Immune-informed mucin hydrogels evade fibrotic foreign body response in vivo» (en anglès). bioRxiv, 2019; Feb 19, pàgs: 18. DOI: 10.1101/554865 [Consulta: 8 abril 2019].
  25. ↑ Mucin Database «Compilations of Mucin sequences-Human (Homo sapiens)» (en anglès). The Mucin Biology Group, University of Gothenburg, 2015; v2.0, pàgs: 1 [Consulta: 10 març 2019].
  26. ↑ Ellis, R «Alcian Blue/PAS Staining Protocol» (en anglès). IHC World Protocol Database, 2011, pàgs: 2 [Consulta: 16 març 2018].
  27. ↑ Muniesa, JA; Lázaro Maisanava, JM «Espirales de Curschmann en orina y líquido sinovial» (en castellà). III Congreso Virtual Hispanoamericano de Anatomía Patològica, 2000 Feb-Mar; C091, pàgs: 5 [Consulta: 16 març 2018].
  28. ↑ Thermo Scientific «Tinción de Mucicarmín» (en castellà). Instrucciones de uso, Thermo Fisher Scientific Inc, 2013; IS87012ES R4/13, pàgs: 1. Arxivat de l'original el 27 de març 2019 [Consulta: 27 març 2018].
  29. ↑ Demouveaux B, Gouyer V, Magnien M, Plet S, et al «La structure des mucines conditionne les propriétés viscoélastiques des gels de mucus» (en francès). Med Sci (Paris), 2018 Oct; 34 (10), pp: 806-812. DOI: 10.1051/medsci/2018206. ISSN: 1958-5381. PMID: 30451674 [Consulta: 22 març 2018].
  30. ↑ Van den Steen P, Rudd PM, Dwek RA, Opdenakker G «Concepts and principles of O-linked glycosylation» (en anglès). Crit Rev Biochem Mol Biol, 1998; 33 (3), pp: 151-208. DOI: 10.1080/10409239891204198. ISSN: 1040-9238. PMID: 9673446 [Consulta: 17 maig 2019].
  31. ↑ McAuley JL, Corcilius L, Tan HX, Payne RJ, et al «The cell surface mucin MUC1 limits the severity of influenza A virus infection» (en anglès). Mucosal Immunol, 2017 Nov; 10 (6), pp: 1581-1593. DOI: 10.1038/mi.2017.16. ISSN: 1935-3456. PMID: 28327617 [Consulta: 12 maig 2019].
  32. ↑ Dhar P, Ng GZ, Dunne EM, Sutton P «Mucin 1 protects against severe Streptococcus pneumoniae infection» (en anglès). Virulence, 2017 Nov 17; 8 (8), pp: 1631-1642. DOI: 10.1080/21505594.2017.1341021. PMC: 5810494. PMID: 28605238 [Consulta: 12 maig 2019].
  33. ↑ Dhar P, McAuley J «The Role of the Cell Surface Mucin MUC1 as a Barrier to Infection and Regulator of Inflammation» (en anglès). Front Cell Infect Microbiol, 2019 Abr 24; 9, pp: 117. DOI: 10.3389/fcimb.2019.00117. PMC: 6491460. PMID: 31069176 [Consulta: 12 maig 2019].
  34. ↑ Hori, Y «Secreted Mucins on the Ocular Surface» (en anglès). Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2018 Nov; 59 (14), pp: DES151-DES156. DOI: 10.1167/iovs.17-23623. ISSN: 1552-5783 [Consulta: 17 maig 2019].
  35. ↑ Liu B, Yu T, Huang R, Su R, et al «Interactions of Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets With Mucin: Quartz Crystal Microbalance With Dissipation, Surface Plasmon Resonance, and Spectroscopic Probing» (en anglès). Front Chem, 2019 Mar 29; 7, pp: 166. DOI: 10.3389/fchem.2019.00166. PMC: 6449427. PMID: 30984739 [Consulta: 12 maig 2019].

Bibliografia

  • Bansil, Rama; Turner, Bradley S. Mucin structure, aggregation, physiological functions and biomedical Applications (en anglès). Current Opinion in Colloid & Interface Science, 2006 Jun; 11 (2-3), pp: 164-170. ISSN 1359-0294. DOI 10.1016/j.cocis.2005.11.001 [Consulta: 10 març 2019].  Arxivat 2017-08-08 a Wayback Machine.
  • Thornton, David J.; Sheehan, John K. From mucins to mucus: toward a more coherent understanding of this essential barrier (en anglès). Proceedings of the American Thoracic Society, 2004 Gen 1; 1 (1), pp: 54-61. PMID: 16113413. DOI 10.1513/pats.2306016 [Consulta: 22 març 2019]. 
  • Pérez-Vilar, Juan; Mabolo, Raean. Gel-forming mucins. Notions from in vitro studies (en anglès). Histol Histopathol, 2007 Abr; 22 (4), pp: 455-464. PMID: 17290356. DOI 10.14670/HH-22.455 [Consulta: 22 febrer 2021]. 
  • Shurer, Carolyn R.; Head, Shelby E.; Goudge, Marc C.; Paszek, Matthew J. Mucin-coating technologies for protection and reduced aggregation of cellular production systems (en anglès). Biotechnol Bioeng, 2019 Maig; 116 (5), pp: 994-1005. PMID: 30636317. DOI 10.1002/bit.26916 [Consulta: 22 febrer 2021]. 

Enllaços externs

  • Unicellular glands & Mucin Jahn, W. 2016 Ag (anglès)
  • Mucin and Mucus Heideman, P. 2016 Maig (anglès)
  • «Mucins» (en anglès). Pernick, N. PathologyOutlines.com; 2017 Gen (rev). [Consulta: 18 febrer 2019].
Registres d'autoritat
Bases d'informació