В биологии юкстакринная передача сигналов (или контактно-зависимая передача сигналов ) представляет собой тип передачи сигналов клетка -клетка или клетка- внеклеточный матрикс в многоклеточных организмах, который требует тесного контакта. При этом типе передачи сигналов лиганд на одной поверхности связывается с рецептором на другой, прилегающей поверхности. Следовательно, это противоречит высвобождению сигнальной молекулы путем диффузии во внеклеточное пространство , использованию каналов дальнего действия, таких как мембранные нанотрубки и цитонемы (сродни «мостам») или использованию внеклеточных везикул , таких как экзосомы или микровезикулы (сродни «мостикам»). лодки»). Существует три типа юкстакринной сигнализации:
Кроме того, у одноклеточных организмов, таких как бактерии , юкстакринная передача сигналов относится к взаимодействиям посредством контакта с мембраной.
Юкстакринная передача сигналов наблюдалась для некоторых факторов роста , цитокиновых и хемокиновых клеточных сигналов, играющих важную роль в иммунном ответе . Он играет решающую роль в развитии, особенно сердечной и нервной функции. Другие типы клеточной передачи сигналов включают паракринную передачу сигналов и аутокринную передачу сигналов . Паракринная передача сигналов происходит на коротких расстояниях, тогда как аутокринная передача сигналов предполагает реакцию клетки на собственные паракринные факторы.
Термин «юкстакринный» первоначально был введен Anklesaria et al. (1990) для описания возможного пути передачи сигнала между TGF-альфа и EGFR . [1]
При этом типе передачи сигналов специфические мембраносвязанные лиганды связываются с клеточной мембраной. С ним может связываться клетка с соответствующим рецептором клеточной поверхности или молекулой клеточной адгезии . Важным примером является сигнальный путь Notch , особенно участвующий в развитии нейронов. [2] В сигнальном пути Notch у позвоночных и дрозофилы принимающей клетке сообщается, что она не должна становиться нейронной посредством связывания Delta и Notch. В глазах позвоночных то, какие клетки становятся оптическими нейронами, а какие — глиальными клетками, регулируется Notch и его лигандами. [3]
Некоторые клетки, такие как эфрин-Эф и кадгерин, способны взаимодействовать только посредством юкстакринной передачи сигналов. Лиганды Eph могут активировать рецепторы только при связывании с мембраной. [4] Это связано с тем, что для связывания рецептора с ним необходима высокая плотность лиганда Eph. [5] Эфрин-Эф используется для направления аксонов, ангиогенеза и миграции эпителиальных и нейрональных клеток. [2] [5]
Две соседние клетки могут создавать сообщающиеся каналы между своими внутриклеточными компартментами: щелевые контакты у животных и плазмодесмы у растений . [2] [6]
Щелевые соединения состоят из коннексинов у позвоночных и иннексинов у беспозвоночных . Электрические синапсы представляют собой электропроводящие щелевые контакты между нейронами . Щелевые соединения имеют решающее значение для кардиомиоцитов ; мыши и люди с дефицитом определенного белка щелевого соединения имеют серьезные дефекты развития сердца. [7]
Плазмодесмы у растений представляют собой цитоплазматические нити, которые проходят через клеточные стенки и облегчают связи с соседними клетками. Плазмодесмы очень динамичны как в структурных модификациях, так и в биогенезе. Они способны организовывать клетки в домены, служащие основными единицами развития растений, а также опосредуют внутриклеточное перемещение различных белков и нуклеиновых кислот. [8]
Внеклеточный матрикс состоит из гликопротеинов (белков и мукополисахаридов (гликозаминогликанов)), вырабатываемых клетками организма. Они секретируются не только для создания поддерживающей структуры, но и для предоставления важной информации о ближайшем окружении близлежащим клеткам. Действительно, клетки сами могут взаимодействовать посредством контакта с молекулами внеклеточного матрикса, и поэтому это можно рассматривать как непрямую межклеточную связь. [2] Клетки используют в основном рецепторный интегрин для взаимодействия с белками ЕСМ. Интегрины — это семейство рецепторных белков, которые интегрируют внеклеточные и внутриклеточные структуры, позволяя им действовать вместе. [3] Эта передача сигналов может влиять на клеточный цикл и клеточную дифференцировку , определяя, какие клетки живут или умирают, какие клетки пролиферируют или какие клетки способны выйти из клеточного цикла и дифференцироваться. [9] Клеточная дифференциация предполагает изменение клетками своего фенотипического или функционального типа.