stringtranslate.com

Молекула клеточной адгезии

Молекулы клеточной адгезии ( CAM ) представляют собой подмножество белков клеточной поверхности [1] , которые участвуют в связывании клеток с другими клетками или с внеклеточным матриксом (ECM) в процессе, называемом клеточной адгезией. [2] По сути, CAM помогают клеткам прилипать друг к другу и к окружающей среде. САМ являются важнейшими компонентами поддержания структуры и функции тканей. У полностью развитых животных эти молекулы играют важную роль в создании силы и движения и, следовательно, в обеспечении способности органов нормально выполнять свои функции. [3] Помимо того, что САМ служат «молекулярным клеем», они играют важную роль в клеточных механизмах роста, контактном ингибировании и апоптозе. Аберрантная экспрессия CAM может привести к широкому спектру патологий, от обморожения до рака. [4]

Состав

САМ обычно представляют собой однопроходные трансмембранные рецепторы [5] и состоят из трех консервативных доменов: внутриклеточного домена, который взаимодействует с цитоскелетом , трансмембранного домена и внеклеточного домена. Эти белки могут взаимодействовать несколькими различными способами. [6] Первый метод заключается в гомофильном связывании, при котором САМ связываются с теми же САМ. Они также способны к гетерофильному связыванию, то есть САМ в одной клетке будет связываться с разными САМ в другой клетке.

Семейства CAM

Существует четыре основных суперсемейства или группы CAM: суперсемейство иммуноглобулиновых молекул клеточной адгезии ( IgCAM ), кадгерины , интегрины и суперсемейство белков лектиноподобных доменов C-типа ( CTLD ). Протеогликаны также считаются классом САМ.

Одна система классификации предполагает различие между кальций-независимыми и кальций-зависимыми САМ. [7] САМ суперсемейства Ig не зависят от Ca 2+ , тогда как интегрины, кадгерины и селектины зависят от Ca 2+ . Кроме того, интегрины участвуют во взаимодействиях клетка-матрикс, тогда как другие семейства CAM участвуют в межклеточных взаимодействиях. [8]

Кальций-независимый

IgSF CAM

САМ суперсемейства иммуноглобулинов (САМ IgSF) считается наиболее разнообразным суперсемейством САМ. Это семейство характеризуется наличием внеклеточных доменов, содержащих Ig-подобные домены. Затем за доменами Ig следуют повторы домена фибронектина типа III , а IgSF закрепляются на мембране с помощью фрагмента GPI. Это семейство участвует как в гомофильном, так и в гетерофильном связывании и обладает способностью связывать интегрины или различные САМ IgSF. [ нужна цитата ]

Кальций-зависимый

Интегрины

Интегрины , один из основных классов рецепторов внутри ЕСМ, [9] опосредуют взаимодействия клетка-ЕСМ с коллагеном , фибриногеном , фибронектином и витронектином . [10] Интегрины обеспечивают важные связи между внеклеточной средой и внутриклеточными сигнальными путями, которые могут играть роль в поведении клеток, таких как апоптоз , дифференцировка , выживание и транскрипция . [11]

Интегрины гетеродимерны , так как состоят из альфа- и бета-субъединицы. [12] В настоящее время существует 18 альфа-субъединиц и 8 бета-субъединиц, которые в совокупности образуют 24 различные комбинации интегринов. [10] Внутри каждой альфа- и бета-субъединицы имеется большой внеклеточный домен, трансмембранный домен и короткий цитоплазматический домен. [13] Внеклеточный домен — это место, где лиганд связывается с помощью двухвалентных катионов . Интегрины содержат множество сайтов связывания двухвалентных катионов во внеклеточном домене [14] ). Сайты связывания катионов интегрина могут быть заняты ионами Ca2+ или Mn2+. Катионы необходимы, но недостаточны для того, чтобы интегрины превратились из неактивной изогнутой конформации в активную расширенную конформацию. Для достижения расширенной структуры и сопутствующей активации интегринам необходимо как наличие катионов, связанных с множественными сайтами связывания катионов, так и прямая физическая ассоциация с лигандами ЕСМ. [15] Таким образом, увеличение внеклеточных ионов Ca2+ может служить для запуска гетеродимера интегрина. Было показано, что высвобождение внутриклеточного Ca2+ важно для активации интегрина изнутри наружу. [16] Однако внеклеточное связывание Ca2+ может оказывать различные эффекты в зависимости от типа интегрина и концентрации катионов. [17] Интегрины регулируют свою активность в организме путем изменения конформации. Большинство из них существуют в состоянии покоя в состоянии низкого сродства , которое можно изменить на высокое сродство с помощью внешнего агониста, который вызывает конформационные изменения внутри интегрина, увеличивая их сродство. [11]

Примером этого является агрегация тромбоцитов ; [11] Агонисты, такие как тромбин или коллаген , переводят интегрин в состояние высокого сродства, что вызывает усиление связывания фибриногена , вызывая агрегацию тромбоцитов.

Кагерины

Кадгерины являются гомофильными Ca2+-зависимые гликопротеины . [18] Классические кадгерины ( E- , N- и P- ) сконцентрированы в промежуточных клеточных соединениях , которые соединяются с сетью актиновых филаментов посредством специфических связывающих белков, называемых катенинами . [18]

Кадгерины играют важную роль в эмбриональном развитии. Например, кадгерины играют решающую роль в гаструляции для формирования мезодермы , энтодермы и эктодермы . Кадгерины также вносят значительный вклад в развитие нервной системы. Четкая временная и пространственная локализация кадгеринов предполагает, что эти молекулы являются основными игроками в процессе синаптической стабилизации . Каждый кадгерин демонстрирует уникальный образец распределения в тканях, который тщательно контролируется кальцием. Разнообразное семейство кадгеринов включает эпителиальные (Е-кадгерины), плацентарные (Р-кадгерины), нервные (N-кадгерины), сетчатку ( R-кадгерины ), мозговые (В-кадгерины и Т-кадгерины) и мышечные (М-кадгерины). кадгерины). [18] Многие типы клеток экспрессируют комбинации типов кадгеринов.

Внеклеточный домен имеет основные повторы , называемые внеклеточными доменами кадгерина (ECD). Последовательности, участвующие в Ca2+
Связывание между ECD необходимо для клеточной адгезии . Цитоплазматический домен имеет специфические области, с которыми связываются белки катенина. [19]

Селектины

Селектины представляют собой семейство гетерофильных САМ, связывание которых зависит от фукозилированных углеводов, например, муцинов . Тремя членами семейства являются E-селектин ( эндотелиальный ), L-селектин ( лейкоцитарный ) и P-селектин ( тромбоцитарный ). Наиболее изученным лигандом для трех селектинов является гликопротеин-лиганд-1 P-селектина ( PSGL-1 ), который представляет собой гликопротеин муцинового типа, экспрессируемый на всех лейкоцитах. Селектины выполняют несколько функций, но они особенно важны для иммунной системы, помогая перемещаться и перемещать лейкоциты. [20]

Биологическая функция САМ

Разнообразие САМ приводит к разнообразной функциональности этих белков в биологических условиях. Одним из CAMS, который особенно важен для хоминга лимфоцитов, является адресин . [21] Возвращение лимфоцитов — ключевой процесс, происходящий в сильной иммунной системе. Он контролирует процесс циркуляции лимфоцитов, прикрепляющихся к определенным областям и органам тела. [22] Этот процесс в значительной степени регулируется молекулами клеточной адгезии, в частности адрессином, также известным как MADCAM1. Этот антиген известен своей ролью в тканеспецифической адгезии лимфоцитов к венулам с высоким эндотелием. [23] Благодаря этим взаимодействиям они играют решающую роль в управлении циркулирующими лимфоцитами.

Функция САМ при метастазах рака, воспалении и тромбозе делает его жизнеспособной терапевтической мишенью, которая в настоящее время рассматривается. Например, они блокируют способность метастатических раковых клеток к экстравазации и проникновению во вторичные участки. Это было успешно продемонстрировано при метастатической меланоме, которая поражает легкие. У мышей, когда в качестве лечения использовались антитела, направленные против САМ в эндотелии легких, наблюдалось значительное снижение количества мест метастазирования. [24]

Смотрите также

В Wikimedia Commons есть медиафайлы, связанные с молекулами клеточной адгезии .

Рекомендации

  1. ^ Клетка + Адгезия + Молекулы в медицинских предметных рубриках Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)
  2. ^ Чотия, К.; Джонс, EY (1997). «Молекулярная структура молекул клеточной адгезии». Ежегодный обзор биохимии . 66 : 823–862. doi :10.1146/annurev.biochem.66.1.823. ISSN  0066-4154. ПМИД  9242926.
  3. ^ Гумбинер, Б.М. (9 февраля 1996 г.). «Клеточная адгезия: молекулярные основы тканевой архитектуры и морфогенеза». Клетка . 84 (3): 345–357. дои : 10.1016/s0092-8674(00)81279-9 . ISSN  0092-8674. ПМИД  8608588.
  4. ^ Кортуис Р.Дж., Андерсон, округ Колумбия, Грейнджер Д.Н. (март 1994 г.). «Роль нейтрофильно-эндотелиальной адгезии клеток в воспалительных заболеваниях». J Критическая помощь . 9 (1): 47–71. дои : 10.1016/0883-9441(94)90032-9. ISSN  0883-9441. ПМИД  8199653.
  5. ^ «Однопроходная трансмембранная адгезия и структурные белки». мембраном . Фармацевтический колледж Мичиганского университета . Проверено 20 октября 2018 г.в базе данных мембранома
  6. ^ Чотия С., Джонс Э.Ю. (1997). «Молекулярная структура молекул клеточной адгезии». Анну. Преподобный Биохим . 66 : 823–62. doi :10.1146/annurev.biochem.66.1.823. PMID  9242926. S2CID  6298053.
  7. ^ Брэкенбери Р., Рутисхаузер У., Эдельман Г.М. (январь 1981 г.). «Различные кальций-независимые и кальций-зависимые системы адгезии клеток куриного эмбриона». Учеб. Натл. акад. наук. США . 78 (1): 387–91. Бибкод : 1981PNAS...78..387B. дои : 10.1073/pnas.78.1.387 . ПМК 319058 . ПМИД  6165990. 
  8. ^ Лодиш, Харви; Берк, Арнольд; Зипурски, С. Лоуренс; Мацудайра, Пол; Балтимор, Дэвид; Дарнелл, Джеймс (1 января 2000 г.). «Клеточно-клеточная адгезия и связь». {{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
  9. ^ Браун, К; Ямада, К. (1995), «Роль интегринов в развитии позвонков», Биология развития , 6 (2): 69–77, doi : 10.1016/s1044-5781(06)80016-2
  10. ^ аб Хамфрис Дж.Д., Байрон А., Хамфрис М.Дж. (октябрь 2006 г.). «Краткий обзор лигандов интегринов». Дж. Клеточная наука . 119 (Часть 19): 3901–3. дои : 10.1242/jcs.03098. ПМК 3380273 . ПМИД  16988024. 
  11. ^ abc Шнапп, Л (2006). Интегрин, Адгезия/клеточный матрикс . Сиэтл: Эльзевир.
  12. ^ Гарсия AJ (декабрь 2005 г.). «Возьмите в руки: интегрины во взаимодействии клетки и биоматериала». Биоматериалы . 26 (36): 7525–9. doi :10.1016/j.bimaterials.2005.05.029. ПМИД  16002137.
  13. ^ Винатье Д (март 1995 г.). «Интегрины и репродукция». Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol . 59 (1): 71–81. дои : 10.1016/0028-2243(94)01987-I . ПМИД  7781865.
  14. ^ Сюн, Ж.-П. (5 апреля 2002 г.). «Кристаллическая структура внеклеточного сегмента интегрина альфа Vbeta 3 в комплексе с лигандом Arg-Gly-Asp». Наука . 296 (5565): 151–155. Бибкод : 2002Sci...296..151X. дои : 10.1126/science.1069040. PMID  11884718. S2CID  24339086.
  15. ^ Дай, Агуанг; Да, Фэн; Тейлор, Дайан В.; Ху, Гуйцин; Гинзберг, Марк Х.; Тейлор, Кеннет А. (ноябрь 2015 г.). «Структура полноразмерного интегрированного в мембрану интегрина, связанного с физиологическим лигандом». Журнал биологической химии . 290 (45): 27168–27175. дои : 10.1074/jbc.M115.682377 . ПМЦ 4646401 . ПМИД  26391523. 
  16. ^ Тармалингам, Суджинтар; Хэмпсон, Дэвид Р. (2016). «Кальций-чувствительный рецептор и интегрины в клеточной дифференцировке и миграции». Границы в физиологии . 7 : 190. дои : 10.3389/fphys.2016.00190 . ISSN  1664-042X. ПМЦ 4880553 . ПМИД  27303307. 
  17. ^ Чжан, Кун; Чен, ЦзяньФэн (январь 2012 г.). «Регуляция функции интегрина двухвалентными катионами». Адгезия и миграция клеток . 6 (1): 20–29. дои : 10.4161/cam.18702. ISSN  1933-6918. ПМЦ 3364134 . ПМИД  22647937. 
  18. ^ abc Бакстон RS, Маги AI (июнь 1992 г.). «Структура и взаимодействие десмосомальных и других кадгеринов». Семин. Клеточная Биол . 3 (3): 157–67. дои : 10.1016/s1043-4682(10)80012-1. ПМИД  1623205.
  19. ^ Сончин, Ф.; Уорд, MC (2011). «Функция E-кадгерина в плюрипотентности и самообновлении стволовых клеток». Гены . 2 (1): 229–259. дои : 10.3390/genes2010229 . ПМЦ 3924836 . ПМИД  24710147. 
  20. ^ Кавалларо У, Христофори Г (февраль 2004 г.). «Адгезия клеток и передача сигналов кадгеринами и Ig-CAM при раке». Нат. Преподобный Рак . 4 (2): 118–32. дои : 10.1038/nrc1276. ISSN  1474-1768. PMID  14964308. S2CID  18383054.
  21. ^ Берг, Эллен Лейки; Гольдштейн, Лесли А.; Джимла, Марк А.; Накаче, Морис; Пикер, Луи Дж.; Стритер, Филип Р.; Ву, Нора В.; Чжоу, Дэвид; Мясник, Юджин К. (1 апреля 1989 г.). «Рецепторы самонаведения и сосудистые адресины: молекулы клеточной адгезии, которые направляют движение лимфоцитов». Иммунологические обзоры . 108 (1): 5–18. doi :10.1111/j.1600-065X.1989.tb00010.x. ISSN  1600-065X. PMID  2670744. S2CID  37831094.
  22. ↑ Пикер, Луи (1 июня 1994 г.). «Контроль возвращения лимфоцитов». Современное мнение в иммунологии . 6 (3): 394–406. дои : 10.1016/0952-7915(94)90118-X. ISSN  0952-7915. ПМИД  7917107.
  23. ^ Горфу Г., Ривера-Ньевес Дж., Лей К. (сентябрь 2009 г.). «Роль интегринов бета7 в возвращении и удержании кишечных лимфоцитов». Курс. Мол. Мед . 9 (7): 836–50. дои : 10.2174/156652409789105525. ISSN  1566-5240. ПМК 2770881 . ПМИД  19860663. 
  24. ^ Андреоли, Томас Э.; Браун, AM; Фамбро, DM; Хоффман, Джозеф Ф.; Шульц, Стэнли Г.; Уэлш, Майкл Дж. (2013). Молекулярная биология нарушений мембранного транспорта. Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4613-1143-0.