La CD9 (també coneguda com a antigen CD9) és una proteïna membre de la superfamília transmembrana 4, o família de les tetraspanines, codificada pel gen del mateix nom (gen CD9). Concretament, és una glicoproteïna de la superfície cel·lular que consta de quatre regions transmembrana i dos bucles extracel·lulars, els quals contenen enllaços disulfur que es conserven a tota la família de les tetraspanines. També conté diferents llocs de palmitoilació que permeten al CD9 interactuar amb lípids i altres proteïnes.
La proteïna CD9 és essencial en els processos de fertilització, mobilitat i senyalització cel·lular. També està involucrada en la proliferació i motilitat cel·lular, fent que la seva expressió estigui relacionada amb el càncer.
Descobriment CD9 va ser descoberta a finals dels anys vuitanta durant la realització d’estudis de superfície cel·lular en limfòcits humans per part d'un equip japonès. En un inici, es va identificar a través d'anticossos monoclonals com a un antigen de diferenciació, i el van anomenar Cluster of Differentiation 9 (CD9). Posteriorment, però, el seu gen va ser clonat i seqüenciat per Boucheix i Rubinstein, descobrint que l'estructura de CD9 presentava quatre dominis transmembrana i determinant així que formava part de la família de les tetraspanines. La seqüenciació d’aquesta proteïna va revelar finalment que CD9 en realitat estava implicada en la comunicació cel·lular, especialment en l'adhesió, fusió i migració.
Actualment, es continua investigant la seva funció i expressió. Recentment, s’ha investigat el seu rol en l’entrada en cèl·lules hostes del virus SARS-CoV-2.
Gen En humans, la proteïna CD9 està codificada pel gen CD9, el qual es localitza al braç curt del cromosoma 12, a la banda 12p13.31. En forma d'RNAm inmadur consta de vuit exons codificants principals i set introns, amb constància de splicing alternatiu que fa que produeixi diverses variants d’ARNm; algunes codifiquen isoforms proteics lleugerament diferents.
Variants genètiques CD9 presenta polimorfismes de nucleòtids simples (SNPs) a la seva regió codificant i no codificant. La majoria de les variants conegudes són benignes o de significat incert. No s’ha identificat cap mutació puntual en el gen CD9 com a causa directa d’una malaltia monogènica humana. Algunes variants poden estar associades a susceptibilitat a càncers, malalties autoimmunes o infeccions.
Regulació i expressió del gen El promotor de CD9 conté llocs d’unió per a factors de transcripció com SP1, NF-κB, AP-2, I ETS1. L’expressió es veu modulada per senyals de citocines, estrès cel·lular i transformació tumoral. La metilació del promotor pot reduir-ne l’expressió en certs càncers (com càncer de mama o de pulmó). CD9 mostra la seva màxima expressió en forma d'RNA a la mucosa de la faringe, la vesícula seminal i la mucosa del còlon sigmoide. En canvi, s'ha tingut constància de la seva absència d'expressió a les cèl·lules endotelials.
Estructura La CD9 és una glicoproteïna membre de la família de les tetraspanines que forma part de la superfamília TM4SF. En la seva forma estàndard té una longitud de 228 aminoàcids. En la seva forma terciària, està constituïda per quatre hèlixs alfa unides per un bucle extracel·lular petit entre les dues primeres i un gran bucle extracel·lular per les dues últimes. Es tracta d'una proteïna que travessa la bicapa lipídica de la membrana cel·lular quatre vegades i que presenta dos bucles extracel·lulars (un petit i un gran) i terminis citosòlics curts a banda i banda de la membrana. miniatura|Estructura terciària de la proteïna CD9 amb les quatre hèlixs alfa. Proteïna acolorida amb pLDDT (fiabilitat de predicció, amb els grocs indicant-ne menys i blaus més). |alt=Creat amb AlphaFold2 mitjançant ChimeraX. La proteïna està acolorida amb pLDDT (fiabilitat de predicció, amb els grocs indicant-ne menys).miniatura|Vídeo mostrant l'estructura de CD9 (creat amb AlphaFold2 mitjançant ChimeraX).|252x252px Topologia i domini estructural La topologia de la CD9 consta de:
N-terminal citosòlic curt. Segment transmembrana 1 (TM1). Bucle extracel·lular petit (SEL o EC1). TM2. Gran bucle extracel·lular (LEL o EC2). TM3. TM4. C-terminal citosòlic curt.
Els quatre segments helicoidals transmembrana (TM1–TM4) travessen la bicapa lipídica. Tant l’extrem amino (N-terminal) com el carboxil (C-terminal) són curts i es localitzen al costat citosòlic de la membrana, una característica comuna entre les tetraspanines.
Les quatre regions TM (TM1-TM4) formen un eix helicoidal que travessa la membrana i que s’embolcalla al voltant d’un espai central o cavitat interna en el domini de membrana. Aquesta disposició dona a la proteïna una arquitectura simètrica amb dos bucles extracel·lulars de diferent mida i dues petites regions intracel·lulars. En l’estructura cristal·lina de CD9 s’observa una forma cònica invertida (“reversed cone-like”) que podria contribuir a la curvatura de la membrana. Els segments helicoidals contenen residus de cisteïna propers a les cares citosòliques que pateixen palmitoilació, que reforça el seu ancoratge a la monocapa interna de la membrana i afavoreix l’estabilitat estructural de la proteïna.
El bucle extracel·lular petit (SEL o EC1) ajuda a mantenir l’orientació correcta del gran domini extracel·lular. En alguns casos, aquesta regió pot contenir un lloc potencial de N-glicosilació, tot i que a CD9 la glicosilació és escassa en comparació amb altres tetraspanines.
El gran bucle extracel·lular (LEL o EC2) conté diverses cisteïnes altament conservades que formen ponts disulfur (en humans, Cys152–Cys181 i Cys153–Cys167), els quals estabilitzen la seva conformació tridimensional. L’anàlisi estructural del LEL ha revelat que es divideix en una regió constant, formada per tres hèlixs α, i una regió variable que confereix especificitat funcional a cada tetraspanina. Aquest domini és essencial per al plegament correcte de la proteïna i per la seva expressió a la superfície cel·lular.
Les regions citoplasmàtiques de CD9 són curtes i no presenten dominis estructurals complexos. Tanmateix, aquestes seqüències citosòliques són importants per mantenir la integritat de la proteïna dins del pla de la membrana. Les cisteïnes palmitoilades en aquestes regions actuen com a punts d’ancoratge i contribueixen a la seva immobilització parcial dins de microdominis lipídics rics en colesterol. La dependència d’aquests dominis per un entorn lipídic adequat fa que la topologia de CD9 no sigui només una característica estructural, sinó també un factor que determina la seva distribució en la membrana plasmàtica. miniatura|370x370px|Estructura CD9 en la membrana cel·lular. S'observen els extrems N-terminals i C-terminals, un petit bucle intracel·lular i dos bucles extracel·lulars (SEL i LEL). Cys indica cisteïna; Gly indica glicina. La topologia de CD9, amb els seus quatre segments helicoidals, els dos bucles extracel·lulars i les regions citosòliques curtes, està altament conservada dins la família de les tetraspanines. Aquesta conservació suggereix que la seva arquitectura tridimensional és essencial per garantir l’estabilitat, el trànsit correcte cap a la membrana i la funció estructural dins del pla lipídic.
Funció La tetraspanina CD9 duu a terme múltiples funcions, totes relacionades amb les interaccions moleculars que manté amb altres proteïnes.
Aquesta proteïna facilita una distribució lateral adequada de les proteïnes de membrana, fet que garanteix una organització funcional òptima dels complexos multiproteics de la superfície cel·lular. Per tant, CD9 pot ser considerada un organitzador estructural de la membrana plasmàtica, que assegura la correcta disposició i estabilitat d’aquestes proteïnes en microdominis especialitzats.
La proteïna CD9 també participa en la regulació de la funció d’altres proteïnes de membrana mitjançant interaccions específiques amb la integrina α5β1 i la metal·loproteïnasa ADAM17. Aquestes interaccions poden donar lloc a efectes funcionals oposats en funció de si tenen lloc entre dues cèl·lules diferents (interacció trans) o dins de la membrana d’una mateixa cèl·lula (interacció cis).
En el cas de la interacció trans, CD9 pot facilitar l’adhesió cel·lular quan s’associa simultàniament amb α5β1 i ADAM17 presents a membranes de cèl·lules diferents. Aquesta configuració permet establir un pont funcional entre les dues membranes, promovent una adhesió més estable i contribuint a la comunicació intercel·lular.
En canvi, quan CD9 interacciona amb α5β1 i ADAM17 en configuració cis, és a dir, dins de la mateixa membrana cel·lular, exerceix un efecte inhibidor. En aquesta situació, l’associació impedeix que les dues proteïnes exerceixin les seves funcions habituals: en el cas de la integrina α5β1, reprimeix la seva capacitat d’unir-se als seus lligands de la matriu extracel·lular i, per tant, la seva funció adhesiva; en el cas d’ADAM17, la seva activitat proteolítica queda inhibida, evitant el procés de shedding de proteïnes de superfície.
Aquesta doble capacitat reguladora reforça el paper de CD9 com a organitzador funcional de la membrana plasmàtica, ja que pot modular l’activitat d’altres proteïnes depenent de la seva disposició espacial.
La inhibició d'aquestes dues proteïnes per part de CD9 també té efectes en la migració cel·lular, essent aquest el moviment actiu de les cèl·lules dins d'un teixit. Perquè aquests moviments es produeixin àgilment, cal que hi hagi un equilibri entre unió i despreniment entre cèl·lules. La presència de CD9 en excés talla els cicles d'adhesió i despreniment, de manera que la mobilitat cel·lular es redueix significativament.
A causa de la seva importància en l'adhesió cel·lular, CD9 és vital en el sistema immunitari. Es troba àmpliament expressada en leucòcits, i cèl·lules endotelials, i en la sinapsi immunitària, modula l'organització espacial d'una integrina anomenada LFA-1, formant petits clústers que disminueixen l'activitat adhesiva. D'aquesta manera, regula el contacte entre cèl·lules T i cèl·lules presentadores de l'antigen. A més, en cèl·lules endotelials, participa en la formació de plataformes adhesives, conformades principalment per proteïnes ICAM-1, que actuen com a "ancoratges" a la superfície de l'endoteli. Gràcies al rol de CD9, en presència d'una resposta immunitària, els leucòcits poden sortir dels vasos sanguinis i arribar eficientment al teixit infectat, procés conegut com a extravasació.Reyes, R., Cardeñes, B., Machado-Pineda, Y., & Cabañas, C. (2018). Tetraspanin CD9: A Key Regulator of Cell Adhesion in the Immune System. Frontiers In Immunology, 9, 863. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.00863
CD9 no és un receptor de creixement, però juga un paper indirecte en la regulació de la proliferació cel·lular i la diferenciació de cèl·lules mare. Quan s'associa amb ADAM17, es redueix el shedding de lligands del EGFR (receptor del factor de creixement epidèrmic). Així, s'atenuen les rutes proliferatives dependents d'aquest receptor, el qual acaba donant lloc a una menor proliferació cel·lular. Per contra, en absència o deficiència de CD9, ADAM17 escindeix i allibera més lligands d’EGFR, activant aquest receptor i desencadenant una resposta proliferativa més intensa.
La tetraspanina CD9 es troba en abundància en la superfície dels exosomes (petites vesícules extracel·lulars que transporten proteïnes, lípids, àcids nucleics...). En la superfície d'aquest orgànul, CD9 facilita la incorporació dels exosomes en les cèl·lules receptores a través de les interaccions amb integrines i metal·loproteinases, de manera que determina l'eficiència amb què es transporten certes molècules a altres cèl·lules per via dels exosomes.