Anchirina

Le anchirine sono una famiglia di proteine che mediano l'attacco delle proteine intrinseche di membrana al citoscheletro della membrana basato su spettrina-actina.^[1] Le anchirine hanno siti di legame per la subunità beta della spettrina e per almeno 12 famiglie di proteine intrinseche (integrali) di membrana. La formazione di questo legame è necessaria per mantenere l'integrità delle membrane plasmatiche e per ancorare canali ionici specifici, scambiatori di ioni e trasportatori di ioni all'interno della membrana plasmatica. Il nome anchirina deriva dalla parola che in greco significa "fusione".

Struttura

Le anchirine contengono quattro domini funzionali: un dominio N-terminale che contiene 24 tandem di ripetizioni di anchirine, un dominio centrale che si lega alla spettrina, un dominio di morte che si lega alle proteine coinvolte nell'apoptosi e infine un dominio regolatorio C-terminale che è altamente variabile tra diverse proteine di anchirina.

Riconoscimento di proteine di membrana

I 24 tandem di ripetizioni di anchirina sono responsabili del riconoscimento di un'ampia gamma di proteine di membrana. Queste 24 ripetizioni contengono 3 siti di legame strutturalmente distinti che vanno dalla ripetizione 1-14. Questi siti di legame sono quasi indipendenti l'uno dall'altro e possono essere usati in combinazione. Le interazioni che i siti utilizzano per legare le proteine di membrana non sono specifiche e consistono in: legame a idrogeno, interazioni idrofobiche e interazioni elettrostatiche. Queste interazioni non specifiche conferiscono alla anchirina la proprietà di riconoscere un'ampia gamma di proteine.

Sottotipi

Le anchirine nei mammiferi sono codificate da tre geni (ANK₁ , ANK₂ e ANK₃). Ogni gene a sua volta produce più proteine tramite splicing alternativo.

ANK1

Il gene ANK1 codifica per le proteine anchirina-R. L'anchirina-R è stata caratterizzata per la prima volta negli eritrociti umani, nei quali questa anchirina veniva indicata come anchirina eritrocitaria o banda2.1.^[2] L’anchirinaR consente agli eritrociti di resistere alle forze di taglio che subiscono durante la circolazione nei vasi. Gli individui con anchirinaR ridotta o difettosa hanno una forma di anemia emolitica che è definita con il nome di sferocitosi ereditaria.^[3] Negli eritrociti, l’anchirina-R collega lo scheletro di membrana allo scambiatore anionico Cl^-/HCO3^-.^[4]

Anchirina-1 collega il recettore della membrana CD44 al recettore inositolo-trifosfato e al citoscheletro.^[5]

È stato suggerito che l'anchirina-1 interagisca con KAHRP (una proteina ricca di istidina espressa dagli eritrociti infettati da Plasmodium falciparum).^[6]

ANK2

Successivamente, le proteine anchirina-B (prodotti del gene ANK2)^[7] sono state identificate nel cervello e nei muscoli. Le proteine anchirina-B e Anchirina-G sono necessarie per la distribuzione polarizzata di molte proteine di membrana tra cui l'ATPasi Na⁺/K⁺, il canale del Na⁺ voltaggio dipendente e lo scambiatore Na⁺/Ca²⁺.

ANK3

Le proteine anchirina-G (prodotti del gene ANK3)^[8] sono state identificate nelle cellule epiteliali e nei neuroni. Un'analisi genetica su larga scala condotta nel 2008 ha messo in evidenza la possibilità che ANK3 sia coinvolto nel disturbo bipolare.^[9][10]

Note

1. Bennett V, Baines AJ, Spectrin and ankyrin-based pathways: metazoan inventions for integrating cells into tissues, in Physiol. Rev., vol. 81, n. 3, luglio 2001, pp. 1353–92, DOI:10.1152/physrev.2001.81.3.1353, PMID 11427698.
2. Bennett V, Stenbuck PJ, Identification and partial purification of ankyrin, the high affinity membrane attachment site for human erythrocyte spectrin, in J. Biol. Chem., vol. 254, n. 7, aprile 1979, pp. 2533–41, PMID 372182. URL consultato il 29 aprile 2018.
3. Lux SE, Tse WT, Menninger JC, John KM, Harris P, Shalev O, Chilcote RR, Marchesi SL, Watkins PC, Bennett V, Hereditary spherocytosis associated with deletion of human erythrocyte ankyrin gene on chromosome 8, in Nature, vol. 345, n. 6277, giugno 1990, pp. 736–9, DOI:10.1038/345736a0, PMID 2141669.
4. Bennett V, Stenbuck PJ, The membrane attachment protein for spectrin is associated with band 3 in human erythrocyte membranes, in Nature, vol. 280, n. 5722, agosto 1979, pp. 468–73, PMID 379653.
5. Singleton PA, Bourguignon LY, CD44 interaction with ankyrin and IP3 receptor in lipid rafts promotes hyaluronan-mediated Ca2+ signaling leading to nitric oxide production and endothelial cell adhesion and proliferation, in Exp. Cell Res., vol. 295, n. 1, aprile 2004, pp. 102–18, DOI:10.1016/j.yexcr.2003.12.025, PMID 15051494.
6. Weng H, Guo X, Papoin J, Wang J, Coppel R, Mohandas N, An X, Interaction of Plasmodium falciparum knob-associated histidine-rich protein (KAHRP) with erythrocyte ankyrin R is required for its attachment to the erythrocyte membrane, in Biochim. Biophys. Acta, vol. 1838, 1 Pt B, gennaio 2014, pp. 185–92, DOI:10.1016/j.bbamem.2013.09.014, PMC 4403245, PMID 24090929.
7. Schott JJ, Charpentier F, Peltier S, Foley P, Drouin E, Bouhour JB, Donnelly P, Vergnaud G, Bachner L, Moisan JP, Mapping of a gene for long QT syndrome to chromosome 4q25-27, in Am. J. Hum. Genet., vol. 57, n. 5, novembre 1995, pp. 1114–22, PMC 1801360, PMID 7485162.
8. Kapfhamer D, Miller DE, Lambert S, Bennett V, Glover TW, Burmeister M, Chromosomal localization of the ankyrinG gene (ANK3/Ank3) to human 10q21 and mouse 10, in Genomics, vol. 27, n. 1, maggio 1995, pp. 189–91, DOI:10.1006/geno.1995.1023, PMID 7665168.
9. Ferreira MA, O'Donovan MC, Meng YA, Jones IR, Ruderfer DM, Jones L, Fan J, Kirov G, Perlis RH, Green EK, Smoller JW, Grozeva D, Stone J, Nikolov I, Chambert K, Hamshere ML, Nimgaonkar VL, Moskvina V, Thase ME, Caesar S, Sachs GS, Franklin J, Gordon-Smith K, Ardlie KG, Gabriel SB, Fraser C, Blumenstiel B, Defelice M, Breen G, Gill M, Morris DW, Elkin A, Muir WJ, McGhee KA, Williamson R, MacIntyre DJ, MacLean AW, St CD, Robinson M, Van Beck M, Pereira AC, Kandaswamy R, McQuillin A, Collier DA, Bass NJ, Young AH, Lawrence J, Ferrier IN, Anjorin A, Farmer A, Curtis D, Scolnick EM, McGuffin P, Daly MJ, Corvin AP, Holmans PA, Blackwood DH, Gurling HM, Owen MJ, Purcell SM, Sklar P, Craddock N, Collaborative genome-wide association analysis supports a role for ANK3 and CACNA1C in bipolar disorder, in Nat. Genet., vol. 40, n. 9, settembre 2008, pp. 1056–8, DOI:10.1038/ng.209, PMC 2703780, PMID 18711365.
10. Channeling Mental Illness: GWAS Links Ion Channels, Bipolar Disorder, in Schizophrenia Research Forum: News, schizophreniaforum.org, 19 agosto 2008. URL consultato il 29 aprile 2018 (archiviato dall'url originale il 18 dicembre 2010).

Voci correlate

DARPin (Designed ankyrin repeat proteins): un anticorpo da ingegneria molecolare basato sulla struttura delle ripetizioni di anchirina

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