В биологии юкстракринная сигнализация (или контактно-зависимая сигнализация ) — это тип сигнализации клетка –клетка или клетка– внеклеточный матрикс в многоклеточных организмах, требующий тесного контакта. При этом типе сигнализации лиганд на одной поверхности связывается с рецептором на другой смежной поверхности. Следовательно, это контрастирует с высвобождением сигнальной молекулы путем диффузии во внеклеточное пространство , использованием дальних проводников, таких как мембранные нанотрубки и цитонемы (похожих на «мосты»), или использованием внеклеточных везикул, таких как экзосомы или микровезикулы (похожих на «лодки»). Существует три типа юкстракринной сигнализации:
Кроме того, у одноклеточных организмов, таких как бактерии , юкстракринная сигнализация подразумевает взаимодействие посредством мембранного контакта.
Juxtracrine сигнализация наблюдалась для некоторых факторов роста , цитокиновых и хемокиновых клеточных сигналов, играющих важную роль в иммунном ответе . [1] Juxtracrine сигнализация также участвует в спецификации клеток или определении определения судьбы клеток через процесс, называемый индукцией. В этом процессе индуцирующие клетки посылают сигнал клеткам-респондентам, которые получают сигнал для активации процесса определения судьбы клеток-респондентов. Эта межклеточная коммуникация играет роль во многих процессах развития, таких как формирование паттернов эмбрионов, установление разнообразия типов клеток, органогенез и формирование тканей у различных организмов. [2] Она играет решающую роль в развитии, особенно сердечной и нервной функции.
Другие типы клеточной сигнализации включают паракринную и аутокринную сигнализацию . Паракринная сигнализация происходит на коротких расстояниях, в то время как аутокринная сигнализация включает реакцию клетки на ее собственные паракринные факторы.
Термин «юкстрокрин» был первоначально введен Анклесарией и др. (1990) для описания возможного пути передачи сигнала между TGF-альфа и EGFR . [1]
В этом типе сигнализации специфические мембраносвязанные лиганды связываются с мембраной клетки. Клетка с соответствующим рецептором клеточной поверхности или молекулой клеточной адгезии может связываться с ней. [3] Сигнализация клетка-клетка может быть внешней и внутренней по отношению к клеткам. Внутренняя сигнализация указывает на то, что клетки соединяются более непосредственно с помощью кадгеринов, эфринов и сигнального пути Notch-Delta, таким образом, более внутренне с определенным клеточным аппаратом. [4] Юкстракринная сигнализация считается внутренней сигнализацией клетка-клетка, поскольку клетки общаются через белки поверхностного уровня. [2] Внешняя сигнализация клетка-клетка включает передачу информации в клетку или из нее без какого-либо прямого контакта с клеточными структурами, за исключением участков связывания для сигнальных молекул. Такая сигнализация клетка-клетка используется паракринной и аутокринной сигнализацией. [4]
Некоторые из сигнальных путей клеток, которые участвуют в межклеточной коммуникации, включают: Notch-Delta, FGF, Wnt, EGF, TGF-beta, Hedgehog, Hippo, Jun kinase, Nf-kB и рецептор ретиноевой кислоты. Из всех этих путей юкстракринная сигнализация использует Notch и Hippo больше всего, поскольку они включают более прямую сигнализацию контакта клетки с клеткой. [2]
Сигнальный путь Notch , в частности, участвующий в развитии нервной системы. [3] В сигнальном пути Notch для позвоночных и дрозофилы принимающая клетка получает команду не становиться нервной через связывание Delta и Notch. В глазу позвоночных, какие клетки становятся зрительными нейронами, а какие — глиальными клетками, регулируется Notch и его лигандами. [5] [6]
Некоторые клетки, такие как эфрин-Эф, способны общаться только посредством юкстакринной сигнализации. Лиганды Эф могут активировать рецепторы только при связывании с мембраной. [7] Это связано с тем, что для связывания рецептора с ним необходима высокая плотность лиганда Эф. [8] Эфрин-Эф используется для аксонального наведения, ангиогенеза и миграции эпителиальных и нейрональных клеток. [3] [8]
Две соседние клетки могут образовывать сообщающиеся каналы между своими внутриклеточными отсеками: щелевые контакты у животных и плазмодесмы у растений . [3] [9]
Щелевые контакты состоят из коннексинов у позвоночных и иннексинов у беспозвоночных . Электрические синапсы — это электропроводящие щелевые контакты между нейронами . Щелевые контакты имеют решающее значение для сердечных миоцитов ; у мышей и людей с дефицитом определенного белка щелевого контакта наблюдаются серьезные дефекты развития сердца. [10]
Плазмодесмы в растениях 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, выступая в качестве основных единиц развития для растений, а также опосредовать внутриклеточное перемещение различных белков и нуклеиновых кислот. [11]
Внеклеточный матрикс состоит из гликопротеинов (белков и мукополисахаридов (гликозаминогликанов)), вырабатываемых клетками организма. Они секретируются не только для создания поддерживающей структуры, но и для предоставления близлежащим клеткам важной информации о непосредственном окружении. Действительно, сами клетки могут взаимодействовать посредством контакта с молекулами внеклеточного матрикса, и как таковое это можно считать непрямой клеточной/клеточной коммуникацией. [3] Клетки в основном используют рецепторный интегрин для взаимодействия с белками ВКМ. Интегрины представляют собой семейство рецепторных белков, которые интегрируют внеклеточные и внутриклеточные структуры, позволяя им работать вместе. [5] Эта сигнализация может влиять на клеточный цикл и клеточную дифференциацию , управляя тем, какие клетки живут или умирают, какие клетки размножаются или какие клетки способны выйти из клеточного цикла и дифференцироваться. [12] Клеточная дифференциация подразумевает изменение фенотипического или функционального типа клетки.