Юкстакринная сигнализация

Notch -опосредованный юктакринный сигнал между соседними клетками

В биологии юкстракринная передача сигналов (или контактно-зависимая передача сигналов ) представляет собой тип клетка -клетка или клетка- внеклеточный матрикс передачи сигналов 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 «мостикам»), или использованию внеклеточных везикул, таких как экзосомы или микровезикулы (сродни «мостикам»). лодки»). Существует три типа юкстракринной передачи сигналов:

Мембраносвязанный лиганд ( белок , олигосахарид , липид ) и мембранный белок двух соседних клеток взаимодействуют .
Сообщающееся соединение соединяет внутриклеточные компартменты двух соседних клеток, обеспечивая транзит относительно небольших молекул.
внеклеточного матрикса Взаимодействуют гликопротеин и мембранный белок.

Кроме того, у одноклеточных организмов, таких как бактерии , юкстракринная передача сигналов относится к взаимодействиям посредством контакта с мембраной.

Юкстракринная передача сигналов наблюдалась для некоторых факторов роста , цитокиновых и хемокиновых клеточных сигналов, играющих важную роль в иммунном ответе . ^[1] Юкстракринная передача сигналов также участвует в спецификации клеток или определении судьбы клеток посредством процесса, называемого индукцией. В этом процессе индуцирующие клетки посылают сигнал клеткам-респондентам, которые получают сигнал для активации процесса определения судьбы клеток-респондентов. Эта межклеточная связь играет роль во многих процессах развития, таких как формирование паттерна эмбрионов, установление разнообразия типов клеток, органогенез и образование тканей у различных организмов. ^[2] 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 «юкстракринный» был первоначально введен Anklesaria et al. (1990) для описания возможного пути передачи сигнала между TGF-альфа и EGFR . ^[1]

Передача сигналов между клетками

При этом типе передачи сигналов специфические мембраносвязанные лиганды связываются с клеточной мембраной. клетка с соответствующим рецептором клеточной поверхности или молекулой клеточной адгезии . С ним может связываться ^[3] Передача сигналов между клетками может быть внешней и внутренней для клеток. Внутренняя передача сигналов указывает на то, что клетки соединяются более напрямую с помощью кадгеринов, эфринов и сигнального пути Notch-Delta, таким образом, более внутренне с механизмом, определяемым клеткой. ^[4] Юкстракринная передача сигналов считается внутренней передачей сигналов от клетки к клетке, поскольку клетки взаимодействуют через белки поверхностного уровня. ^[2] Внешняя передача сигналов между клетками включает в себя передачу информации в клетку или из нее без какого-либо прямого контакта с клеточными структурами, за исключением мест связывания сигнальных молекул. Такая передача сигналов между клетками используется паракринной и аутокринной передачей сигналов. ^[4]

Некоторые из клеточных сигнальных путей, которые участвуют в межклеточной коммуникации, включают: Notch-Delta, FGF, Wnt, EGF, TGF-бета, Hedgehog, Hippo, Jun-киназу, Nf-kB и рецептор ретиноевой кислоты. Из всех этих путей юкстракринная передача сигналов больше всего использует Notch и Hippo, поскольку они включают более прямую передачу сигналов от клетки к клетке. ^[2]

Сигнальный путь Notch , в частности, участвует в развитии нейронов. ^[3] В сигнальном пути Notch у позвоночных и дрозофилы принимающая клетка получает указание не становиться нейрональной посредством связывания Delta и Notch. В глазах позвоночных то, какие клетки становятся оптическими нейронами, а какие — глиальными клетками, регулируется Notch и его лигандами. ^[5]^[6]

Некоторые клетки, такие как эфрин-Эф, способны взаимодействовать только посредством юкстакринной передачи сигналов. Лиганды Eph могут активировать рецепторы только при связывании с мембраной. ^[7] Это связано с тем, что для связывания рецептора с ним необходима высокая плотность лиганда Eph. ^[8] Эфрин-Эф используется для направления аксонов, ангиогенеза и миграции эпителиальных и нейрональных клеток. ^[3]^[8]

Сообщающиеся узлы

Две соседние клетки могут создавать сообщающиеся каналы между своими внутриклеточными компартментами: щелевые контакты у животных и плазмодесмы у растений . ^[3]^[9]

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. ^[10]

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. ^[11]

Передача сигналов клетка-внеклеточный матрикс

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 связь между клетками. ^[3] 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. ^[5] 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. ^[12] Клеточная дифференциация предполагает изменение клетки своим фенотипическим или функциональным типом.

См. также

Клеточная адгезия , механическая адгезия между клетками и/или внеклеточным матриксом.
Роль клеточных спаек в развитии нейронов
Молекулы клеточной адгезии
Паннексин , белки позвоночных, используемые для формирования проводников между внутриклеточным и внеклеточным пространством.
Аутокринная сигнализация
Паракринная сигнализация
Эндокринная система

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Анклесария, П; Тейшидо, Дж; Лайхо, М; Пирс, Дж. Х.; Гринбергер, Дж.С.; Массаге, Дж (май 1990 г.). «Межклеточная адгезия, опосредованная связыванием мембранно-закрепленного трансформирующего фактора роста альфа с рецепторами эпидермального фактора роста, способствует пролиферации клеток» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 87 (9): 3289–93. Бибкод : 1990PNAS...87.3289A . дои : 10.1073/pnas.87.9.3289 . ПМК 53885 . ПМИД 2333283 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Перримон, Норберт; Пицули, Хрисула; Шило, Бен-Цион (1 августа 2012 г.). «Сигнальные механизмы, контролирующие судьбу клеток и формирование эмбрионального паттерна» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 4 (8): а005975. doi : 10.1101/cshperspect.a005975 . ISSN 1943-0264 . ПМЦ 3405863 . ПМИД 22855721 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Гилберт, Скотт Ф. (2000). «Юкстакринная сигнализация» . На книжной полке NCBI (ред.). Биология развития (6-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Assoc. ISBN 0-87893-243-7 .
^ Jump up to: ^а ^б Благович, Катарина; Гонг, Эмили С; Милано, Дэниел Ф; Нативидад, Роберт Дж; Астагири, Ананд Р. (октябрь 2013 г.). «Инженерия межклеточной сигнализации» . Современное мнение в области биотехнологии . 24 (5): 940–947. дои : 10.1016/j.copbio.2013.05.007 . ПМЦ 3962617 . ПМИД 23856592 .
^ Jump up to: ^а ^б Гилберт, Скотт Ф. (2000). «Юкстакринная сигнализация» . Биология развития. 6-е издание .
^ Чаурасия, Сушил Н; Эхлак, Мохаммед; Кушваха, Гита; Сингх, Випин; Маллик, Рам Л; Даш, Дебабрата (3 октября 2022 г.). Байокки, Роберт; Заиди, Моне (ред.). «Передача сигналов Notch действует неканоническим юкстакринным образом в тромбоцитах, усиливая тромбогенность» . электронная жизнь . 11 : e79590. doi : 10.7554/eLife.79590 . ISSN 2050-084X . ПМЦ 9629830 . ПМИД 36190110 .
^ Уэллс, Алан; Уайли, Х. Стивен (26 октября 2018 г.). «Системный взгляд на гетероклеточную передачу сигналов» . Очерки по биохимии . 62 (4): 607–617. дои : 10.1042/EBC20180015 . ISSN 1744-1358 . ПМК 6309864 . ПМИД 30139877 .
^ Jump up to: ^а ^б Николов, Димитар Б.; Сюй, Кай; Химанен, Юха П. (октябрь 2013 г.). «Распознавание эф/эфрина и роль кластеров эф/эфрин в инициации передачи сигналов» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1834 (10): 2160–2165. дои : 10.1016/j.bbapap.2013.04.020 . ISSN 0006-3002 . ПМЦ 3777820 . ПМИД 23628727 .
^ Кроуфорд, КМ; Замбриски, ПК (октябрь 1999 г.). «Передача сигналов плазмодесм: множество ролей, сложные законы» (PDF) . Современное мнение в области биологии растений . 2 (5): 382–7. Бибкод : 1999COPB....2..382C . дои : 10.1016/s1369-5266(99)00009-6 . ПМИД 10508755 .
^ Брюс Альбертс; и др. (2002). «Общие принципы сотовой связи» . На книжной полке NCBI (ред.). Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science. ISBN 0-8153-3218-1 .
^ Дин, Бяо; Итайя, Аска; Ву, Ён-Мин (1 января 1999 г.), Чон, Кван В. (редактор), Plasmodesmata и межклеточная коммуникация в растениях , International Review of Cytology, vol. 190, Academic Press, стр. 251–316, номер документа : 10.1016/S0074-7696(08)62149-X , ISBN. 978-0-12-364594-4 , получено 27 февраля 2022 г.
^ Джанкотти, ФГ; Руослахти, Э. (13 августа 1999 г.). «Интегрин сигнализации». Наука . 285 (5430): 1028–32. дои : 10.1126/science.285.5430.1028 . ПМИД 10446041 .

Внешние ссылки

«Аутокринные и юкстакринные режимы передачи сигналов» - иллюстрация на sysbio.org.

[:1-1] Jump up to: ^а ^б Анклесария, П; Тейшидо, Дж; Лайхо, М; Пирс, Дж. Х.; Гринбергер, Дж.С.; Массаге, Дж (май 1990 г.). «Межклеточная адгезия, опосредованная связыванием мембранно-закрепленного трансформирующего фактора роста альфа с рецепторами эпидермального фактора роста, способствует пролиферации клеток» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 87 (9): 3289–93. Бибкод : 1990PNAS...87.3289A . дои : 10.1073/pnas.87.9.3289 . ПМК 53885 . ПМИД 2333283 .

[:2-2] Jump up to: ^а ^б ^с Перримон, Норберт; Пицули, Хрисула; Шило, Бен-Цион (1 августа 2012 г.). «Сигнальные механизмы, контролирующие судьбу клеток и формирование эмбрионального паттерна» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 4 (8): а005975. doi : 10.1101/cshperspect.a005975 . ISSN 1943-0264 . ПМЦ 3405863 . ПМИД 22855721 .

[scott-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Гилберт, Скотт Ф. (2000). «Юкстакринная сигнализация» . На книжной полке NCBI (ред.). Биология развития (6-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Assoc. ISBN 0-87893-243-7 .

[:3-4] Jump up to: ^а ^б Благович, Катарина; Гонг, Эмили С; Милано, Дэниел Ф; Нативидад, Роберт Дж; Астагири, Ананд Р. (октябрь 2013 г.). «Инженерия межклеточной сигнализации» . Современное мнение в области биотехнологии . 24 (5): 940–947. дои : 10.1016/j.copbio.2013.05.007 . ПМЦ 3962617 . ПМИД 23856592 .

[Gilbert_2000-5] Jump up to: ^а ^б Гилберт, Скотт Ф. (2000). «Юкстакринная сигнализация» . Биология развития. 6-е издание .

[6] Чаурасия, Сушил Н; Эхлак, Мохаммед; Кушваха, Гита; Сингх, Випин; Маллик, Рам Л; Даш, Дебабрата (3 октября 2022 г.). Байокки, Роберт; Заиди, Моне (ред.). «Передача сигналов Notch действует неканоническим юкстакринным образом в тромбоцитах, усиливая тромбогенность» . электронная жизнь . 11 : e79590. doi : 10.7554/eLife.79590 . ISSN 2050-084X . ПМЦ 9629830 . ПМИД 36190110 .

[7] Уэллс, Алан; Уайли, Х. Стивен (26 октября 2018 г.). «Системный взгляд на гетероклеточную передачу сигналов» . Очерки по биохимии . 62 (4): 607–617. дои : 10.1042/EBC20180015 . ISSN 1744-1358 . ПМК 6309864 . ПМИД 30139877 .

[:0-8] Jump up to: ^а ^б Николов, Димитар Б.; Сюй, Кай; Химанен, Юха П. (октябрь 2013 г.). «Распознавание эф/эфрина и роль кластеров эф/эфрин в инициации передачи сигналов» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1834 (10): 2160–2165. дои : 10.1016/j.bbapap.2013.04.020 . ISSN 0006-3002 . ПМЦ 3777820 . ПМИД 23628727 .

[9] Кроуфорд, КМ; Замбриски, ПК (октябрь 1999 г.). «Передача сигналов плазмодесм: множество ролей, сложные законы» (PDF) . Современное мнение в области биологии растений . 2 (5): 382–7. Бибкод : 1999COPB....2..382C . дои : 10.1016/s1369-5266(99)00009-6 . ПМИД 10508755 .

[bruce-10] Брюс Альбертс; и др. (2002). «Общие принципы сотовой связи» . На книжной полке NCBI (ред.). Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science. ISBN 0-8153-3218-1 .

[11] Дин, Бяо; Итайя, Аска; Ву, Ён-Мин (1 января 1999 г.), Чон, Кван В. (редактор), Plasmodesmata и межклеточная коммуникация в растениях , International Review of Cytology, vol. 190, Academic Press, стр. 251–316, номер документа : 10.1016/S0074-7696(08)62149-X , ISBN. 978-0-12-364594-4 , получено 27 февраля 2022 г.

[12] Джанкотти, ФГ; Руослахти, Э. (13 августа 1999 г.). «Интегрин сигнализации». Наука . 285 (5430): 1028–32. дои : 10.1126/science.285.5430.1028 . ПМИД 10446041 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]