Perforina

Qué es la perforina

El nombre es transparente: perforina toma el verbo perforar (del latín perforare, "pasar de parte a parte") y le añade el sufijo -ina, habitual en la nomenclatura bioquímica para designar proteínas y otras sustancias orgánicas (insulina, tripsina). La proteína hace honor al nombre de forma literal, porque su función es abrir un poro en una membrana celular ajena.

Se trata de una glucoproteína monomérica de unos 555 aminoácidos y en torno a 70 kilodalton, codificada por el gen PRF1, situado en el brazo largo del cromosoma 10 (10q22.1). Los linfocitos T citotóxicos CD8+ y las células NK la sintetizan y la almacenan junto con granzimas en gránulos líticos especializados, listos para liberarse en el momento en que la célula efectora entra en contacto con su diana.

Cómo forma el poro

Tras la síntesis, la perforina permanece como monómero soluble mientras circula dentro del gránulo, un entorno ácido que impide su activación prematura. Al liberarse hacia la sinapsis inmunológica, el espacio de contacto entre la célula efectora y la célula diana, se encuentra con un medio extracelular rico en calcio. Ese calcio desencadena un cambio de conformación que le permite insertarse en la membrana diana y oligomerizarse: entre doce y dieciocho monómeros se ensamblan formando un anillo que atraviesa la bicapa lipídica de lado a lado, un auténtico poro molecular.

La apertura resultante no basta por sí sola para matar a la célula, aunque provoca cierto desequilibrio osmótico. Su función principal es servir de puerta de entrada a las granzimas, que una vez dentro del citoplasma activan las caspasas y ponen en marcha la apoptosis de la célula diana. Perforina y granzimas actúan, así, en equipo: sin la primera, las segundas se quedan fuera.

Una familia de proteínas formadoras de poro

Dentro del árbol evolutivo de las proteínas formadoras de poro, la perforina no está sola. Comparte una región estructural, el dominio MACPF, con los componentes finales del sistema del complemento (C6, C7, C8 y C9), los mismos que ensamblan el complejo de ataque a membrana con el que el sistema inmunitario innato lisa bacterias. Fue precisamente la reactividad cruzada con un anticuerpo dirigido contra C9 lo que permitió, en 1988, clonar el gen de la perforina a partir de una biblioteca de expresión, cinco años después de que la proteína se hubiera identificado por primera vez.

Durante casi dos décadas se desconoció la estructura tridimensional exacta del dominio MACPF, en buena medida porque resultaba difícil obtener cantidades suficientes de proteína purificada para cristalizarla. La incógnita se resolvió entre 2007 y 2008, cuando tres grupos de investigación distintos demostraron, de forma independiente, que las proteínas MACPF de mamíferos comparten mecanismo y arquitectura con las citolisinas bacterianas dependientes del colesterol, una familia de toxinas formadoras de poro muy alejada evolutivamente pero sorprendentemente similar en su forma de actuar.

Cuando falta perforina

Las mutaciones que inactivan el gen PRF1 impiden que los linfocitos citotóxicos y las células NK formen poros funcionales, aunque conserven intacta su capacidad para reconocer a la célula diana y liberar el contenido de sus gránulos. El resultado es la linfohistiocitosis hemofagocítica familiar de tipo 2, un trastorno autosómico recesivo poco frecuente que se manifiesta en la infancia con fiebre persistente, hepatoesplenomegalia, citopenias y, en muchos casos, afectación neurológica. Las mutaciones de PRF1 explican, según las series publicadas, entre un tercio y hasta la mitad de los casos familiares con defecto genético identificado. El primer caso descrito con este mecanismo data de 1999, cuando un grupo de investigadores localizó las mutaciones responsables en ocho familias no emparentadas entre sí.

Preguntas frecuentes

¿De dónde procede el nombre perforina?

De perforar, con el sufijo -ina que la bioquímica reserva para proteínas y sustancias orgánicas. El nombre describe exactamente lo que hace la molécula: perforar la membrana de otra célula.

¿Qué relación tiene la perforina con el sistema del complemento?

Comparten el dominio MACPF, la región estructural responsable de insertarse en la membrana y formar el poro. Ese parentesco estructural con los componentes C6 a C9 del complemento fue, de hecho, la pista que en 1988 llevó a clonar el gen de la perforina.

¿Qué ocurre si el organismo no produce suficiente perforina?

Las mutaciones en el gen PRF1, situado en el cromosoma 10q22.1, causan la linfohistiocitosis hemofagocítica familiar de tipo 2, una enfermedad genética grave que se manifiesta en la infancia con fiebre, aumento del tamaño del hígado y el bazo, y alteración de varias líneas celulares de la sangre.

¿Es lo mismo perforina que granzima?

No. La perforina abre el poro en la membrana de la célula diana. Las granzimas son las enzimas que aprovechan ese poro para entrar y desencadenar, ya dentro del citoplasma, la muerte programada de la célula.

¿Qué células producen perforina?

Principalmente los linfocitos T citotóxicos CD8+ y las células NK, los dos tipos celulares especializados en destruir células infectadas por virus o transformadas por un proceso tumoral.

Referencias

1. Orphanet. PRF1, perforin 1. Localización cromosómica y enfermedades asociadas. orpha.net
2. Online Mendelian Inheritance in Man. Perforin 1, PRF1. omim.org
3. Voskoboinik I, Whisstock JC, Trapani JA. Perforin deficiency and cancer susceptibility. Cell Death and Differentiation. kyhistotechs.com
4. Instituto Nacional de Salud, GARD. Linfohistiocitosis hemofagocítica. rarediseases.info.nih.gov