stringtranslate.com

Талин (белок)

Талин — это высокомолекулярный белок цитоскелета , концентрирующийся в областях контакта клетка-субстрат [1] и, в лимфоцитах , в контактах клетка-клетка. [2] [3] Открытый в 1983 году Кейтом Берриджем и коллегами, [1] талин — это вездесущий цитозольный белок, который в высоких концентрациях обнаруживается в фокальных спайках . Он способен связывать интегрины с актиновым цитоскелетом либо напрямую, либо косвенно, взаимодействуя с винкулином и α-актинином . [4]

Также, талин-1 управляет механизмом экстравазации через сконструированную человеческую микрососудистую сеть в микрожидкостных системах. Талин-1 участвует в каждой части экстравазации, влияя на адгезию, трансэндотелиальную миграцию и стадии инвазии. [5]

Рецепторы интегрина участвуют в прикреплении адгезивных клеток к внеклеточному матриксу [6] [7] и лимфоцитов к другим клеткам. В этих ситуациях талин распределяется совместно с концентрациями интегринов в плазматической мембране . [8] [9] Кроме того, исследования связывания in vitro показывают, что интегрины связываются с талином, хотя и с низким сродством. [10] Талин также связывается с высоким сродством с винкулином, [11] другим белком цитоскелета, концентрирующимся в точках клеточной адгезии . [12] Наконец, талин является субстратом для активируемой ионами кальция протеазы , кальпаина II, [13] которая также концентрируется в точках контакта клетки с субстратом. [14]

Талин — механочувствительный белок. Его механическая уязвимость [15] и клеточная позиция, связывающая интегриновые рецепторы и актиновый цитоскелет, делают его фундаментальным белком в механотрансдукции . Механическое растяжение талина способствует связыванию винкулина. [16]

Белковые домены

Талин состоит из большого домена стержня С-конца , который содержит пучки альфа-спиралей и домен FERM N-конца ( полоса 4.1 , эзрин , радиксин и моэзин ) с тремя субдоменами: F1, F2 и F3. [17] [18] [19] [20] Субдомен F3 домена FERM содержит сайт связывания интегрина с наивысшей аффинностью для хвостов интегрина β и достаточен для активации интегринов. [21]

Средний домен

Структура

У Талина также есть средний домен, структура которого состоит из пяти альфа-спиралей , сворачивающихся в пучок. Он содержит сайт связывания винкулина (VBS), состоящий из гидрофобной поверхности, охватывающей пять витков спирали четыре.

Функция

Активация VBS приводит к привлечению винкулина для формирования комплекса с интегринами, что способствует стабильной клеточной адгезии. Формирование комплекса между VBS и винкулином требует предварительного развертывания этого среднего домена: после освобождения от гидрофобного ядра талина спираль VBS становится доступной для индукции конформационного изменения «конверсии пучка» в головном домене винкулина, тем самым вытесняя внутримолекулярное взаимодействие с хвостом винкулина, позволяя винкулину связывать актин . [19]

Талин переносит механическую силу (7-10 пиконьютонов) во время клеточной адгезии. Он также позволяет клеткам измерять внеклеточную жесткость, поскольку клетки, в которых талин не может образовывать механические связи, больше не могут различать, находятся ли они на мягкой или жесткой поверхности. Показано, что сайт связывания актина2 является основным местом для определения жесткости внеклеточного матрикса. [22] [23] Недавно Кумар и др . [24] объединили клеточную электронную криотомографию с измерениями натяжения на основе FRET и обнаружили, что области высокого натяжения талина в пределах фокальной адгезии имеют высоко выровненные и линейные подлежащие нитевидные актиновые структуры, тогда как области низкого натяжения талина имеют менее хорошо выровненные актиновые нити.

Сайт связывания винкулина

Функция

Сайты связывания винкулина — это белковые домены, преимущественно встречающиеся в талине и талиноподобных молекулах, позволяющие связывать винкулин с талином, стабилизируя опосредованные интегрином клеточно-матриксные соединения. Талин, в свою очередь, связывает интегрины с актиновым цитоскелетом.

Структура

Консенсусная последовательность для участков связывания винкулина — LxxAAxxVAxxVxxLIxxA, с предсказанием вторичной структуры из четырех амфипатических спиралей. Гидрофобные остатки , которые определяют VBS, сами по себе «замаскированы» и скрыты в ядре ряда спиральных пучков, которые составляют стержень талина. [25]

Активация интегрина αIIбβ3

Модель активации интегрина, вызванной талином

Анализ структуры и функции, представленный в 2007 году [26], дает убедительную структурную модель (см. вверху справа), объясняющую активацию талин-зависимого интегрина в три этапа:

  1. Домен талина F3 (поверхностное представление; окрашен в зависимости от заряда), освобожденный от своих аутоингибиторных взаимодействий в полноразмерном белке, становится доступным для связывания с интегрином.
  2. F3 взаимодействует с дистальной к мембране частью хвоста β3-интегрина (выделено красным), который становится упорядоченным, но взаимодействия α–β-интегрина, удерживающие интегрин в низкоаффинной конформации, остаются нетронутыми.
  3. На следующем этапе F3 взаимодействует с мембрано-проксимальной частью хвоста β3, сохраняя при этом мембранно-дистальные взаимодействия.

Белки человека, содержащие этот домен

ТЛН1 ; ТЛН2 ;

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Burridge K, Connell L (август 1983). «Новый белок адгезионных бляшек и рябящих мембран». Журнал клеточной биологии . 97 (2): 359–67. doi :10.1083/jcb.97.2.359. PMC  2112532. PMID  6684120 .
  2. ^ Купфер А., Сингер С.Дж., Деннерт Г. (март 1986 г.). «О механизме однонаправленного уничтожения в смесях двух цитотоксических Т-лимфоцитов. Однонаправленная поляризация цитоплазматических органелл и связанный с мембраной цитоскелет в эффекторной клетке». Журнал экспериментальной медицины . 163 (3): 489–98. doi :10.1084/jem.163.3.489. PMC 2188060. PMID 3081676  . 
  3. ^ Burn P, Kupfer A, Singer SJ (январь 1988 г.). «Динамические мембранно-цитоскелетные взаимодействия: специфическая ассоциация интегрина и талина возникает in vivo после обработки периферических лимфоцитов крови эфиром форбола». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 85 (2): 497–501. Bibcode : 1988PNAS...85..497B. doi : 10.1073 /pnas.85.2.497 . PMC 279577. PMID  3124107. 
  4. ^ Михельсон AD (2006). Тромбоциты, второе издание . Бостон: Academic Press. ISBN 978-0-12-369367-9.
  5. ^ Джиларди М., Берсини С., Каллея АБ., Камм РД., Ванони М., Моретти М. (апрель 2016 г.). «PO-12 — ключевая роль талина-1 в экстравазации раковых клеток, выявленная с помощью трехмерной микрожидкостной модели человека с васкуляризацией». Исследования тромбоза . 140 (Приложение 1): S180–1. doi :10.1016/S0049-3848(16)30145-1. PMID  27161700.
  6. ^ Hynes RO (февраль 1987). «Интегрины: семейство рецепторов клеточной поверхности». Cell . 48 (4): 549–54. doi :10.1016/0092-8674(87)90233-9. PMID  3028640. S2CID  27274629.
  7. ^ Ruoslahti E, Pierschbacher MD (октябрь 1987 г.). «Новые перспективы клеточной адгезии: RGD и интегрины». Science . 238 (4826): 491–7. Bibcode :1987Sci...238..491R. doi :10.1126/science.2821619. PMID  2821619.
  8. ^ Chen WT, Hasegawa E, Hasegawa T, Weinstock C, Yamada KM (апрель 1985 г.). «Развитие комплексов связей клеточной поверхности в культивируемых фибробластах». Журнал клеточной биологии . 100 (4): 1103–14. doi :10.1083/jcb.100.4.1103. PMC 2113771. PMID  3884631 . 
  9. ^ Купфер А., Сингер С.Дж. (ноябрь 1989 г.). «Специфическое взаимодействие Т-хелперов и антигенпрезентирующих В-клеток. IV. Мембранные и цитоскелетные реорганизации в связанной Т-клетке как функция дозы антигена». Журнал экспериментальной медицины . 170 (5): 1697–713. doi :10.1084/jem.170.5.1697. PMC 2189515. PMID 2530300  . 
  10. ^ Хорвиц А., Дагган К., Бак К., Беккерл М.С., Берридж К. (1986). «Взаимодействие рецептора фибронектина плазматической мембраны с талином — трансмембранная связь». Nature . 320 (6062): 531–3. Bibcode :1986Natur.320..531H. doi :10.1038/320531a0. PMID  2938015. S2CID  4356748.
  11. ^ Burridge K, Mangeat P (1984). «Взаимодействие между винкулином и талином». Nature . 308 (5961): 744–6. Bibcode :1984Natur.308..744B. doi :10.1038/308744a0. PMID  6425696. S2CID  4316613.
  12. ^ Гейгер Б. (сентябрь 1979 г.). «Белок 130К из куриного желудка: его локализация на концах пучков микрофиламентов в культивируемых куриных клетках». Cell . 18 (1): 193–205. doi :10.1016/0092-8674(79)90368-4. PMID  574428. S2CID  33153559.
  13. ^ Fox JE, Goll DE, Reynolds CC, Phillips DR (январь 1985). «Идентификация двух белков (актин-связывающего белка и P235), которые гидролизуются эндогенной Ca2+-зависимой протеазой во время агрегации тромбоцитов». Журнал биологической химии . 260 (2): 1060–6. doi : 10.1016/S0021-9258(20)71208-1 . PMID  2981831.
  14. ^ Beckerle MC, Burridge K, DeMartino GN, Croall DE (ноябрь 1987 г.). «Колокализация кальций-зависимой протеазы II и одного из ее субстратов в местах клеточной адгезии». Cell . 51 (4): 569–77. doi :10.1016/0092-8674(87)90126-7. PMID  2824061. S2CID  25875416.
  15. ^ Хайнинг А.В., фон Эссен М., Эттвуд С.Дж., Хитонен В.П., Дель Рио Эрнандес А. (июль 2016 г.). «Все субдомены стержня Талина механически уязвимы и могут способствовать клеточному механочувствительности». АСУ Нано . 10 (7): 6648–58. doi : 10.1021/acsnano.6b01658. ПМЦ 4982699 . ПМИД  27380548. 
  16. ^ дель Рио А, Перес-Хименес Р., Лю Р., Рока-Кусакс П., Фернандес Х.М., Шитц MP (январь 2009 г.). «Растягивание отдельных молекул стержня талина активирует связывание винкулина». Наука . 323 (5914): 638–41. Бибкод : 2009Sci...323..638D. дои : 10.1126/science.1162912. ПМЦ 9339221 . PMID  19179532. S2CID  206514978. 
  17. ^ Чишти AH, Ким AC, Марфатия SM, Лутчман M, Ханспал M, Джиндал H и др. (август 1998 г.). «Домен FERM: уникальный модуль, участвующий в связывании цитоплазматических белков с мембраной». Trends in Biochemical Sciences . 23 (8): 281–2. doi :10.1016/S0968-0004(98)01237-7. PMID  9757824.
  18. ^ Гарсиа-Альварес Б., де Переда Х.М., Колдервуд Д.А., Улмер Т.С., Кричли Д., Кэмпбелл И.Д., Гинзберг М.Х., Лиддингтон RC (январь 2003 г.). «Структурные детерминанты распознавания интегрина талином». Молекулярная клетка . 11 (1): 49–58. дои : 10.1016/S1097-2765(02)00823-7 . ПМИД  12535520.
  19. ^ ab Папагригориу Э., Гинграс А.Р., Барсуков И.Л., Бейт Н., Филлингем И.Дж., Патель Б. и др. (август 2004 г.). «Активация сайта связывания винкулина в талиновом стержне включает перестановку пучка из пяти спиралей». Журнал ЭМБО . 23 (15): 2942–51. дои : 10.1038/sj.emboj.7600285. ПМК 514914 . ПМИД  15272303. 
  20. ^ Rees DJ, Ades SE, Singer SJ, Hynes RO (октябрь 1990 г.). «Последовательность и доменная структура талина». Nature . 347 (6294): 685–9. Bibcode :1990Natur.347..685R. doi :10.1038/347685a0. PMID  2120593. S2CID  4274654.
  21. ^ Calderwood DA, Yan B, de Pereda JM, Alvarez BG, Fujioka Y, Liddington RC, Ginsberg MH (июнь 2002 г.). «Домен талина, подобный связыванию фосфотирозина, активирует интегрины». Журнал биологической химии . 277 (24): 21749–58. doi : 10.1074/jbc.M111996200 . PMID  11932255.
  22. ^ Austen K, Ringer P, Mehlich A, Chrostek-Grashoff A, Kluger C, Klingner C, Sabass B, Zent R, Rief M, Grashoff C (декабрь 2015 г.). «Ощущение внеклеточной жесткости с помощью механических связей, специфичных для изоформы талина». Nature Cell Biology . 17 (12): 1597–606. doi :10.1038/ncb3268. PMC 4662888 . PMID  26523364. 
  23. ^ Kumar A, Ouyang M, Van den Dries K, McGhee EJ, Tanaka K, Anderson MD и др. (май 2016 г.). «Датчик натяжения Талина раскрывает новые особенности передачи силы фокальной адгезии и механочувствительности». Журнал клеточной биологии . 213 (3): 371–83. doi :10.1083/jcb.201510012. PMC 4862330. PMID  27161398 . 
  24. ^ Кумар А., Андерсон К. Л., Свифт М. Ф., Ханейн Д., Фолькман Н., Шварц М. А. (сентябрь 2018 г.). «Локальное натяжение талина в фокальных адгезиях коррелирует с выравниванием F-актина в нанометровом масштабе». Biophysical Journal . 115 (8): 1569–1579. Bibcode :2018BpJ...115.1569K. doi :10.1016/j.bpj.2018.08.045. PMC 6372196 . PMID  30274833. 
  25. ^ Gingras AR, Vogel KP, Steinhoff HJ, Ziegler WH, Patel B, Emsley J, Critchley DR, Roberts GC, Barsukov IL (февраль 2006 г.). «Структурная и динамическая характеристика сайта связывания винкулина в талиновом стержне». Биохимия . 45 (6): 1805–17. doi :10.1021/bi052136l. PMID  16460027.
  26. ^ Wegener KL, Partridge AW, Han J, Pickford AR, Liddington RC, Ginsberg MH, Campbell ID (январь 2007 г.). «Структурная основа активации интегрина талином». Cell . 128 (1): 171–82. doi : 10.1016/j.cell.2006.10.048 . PMID  17218263. S2CID  18307182.

Внешние ссылки