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, кулачки помогают клеткам придерживаться друг друга и окружающей среды. Камеры являются важными компонентами в поддержании структуры и функции ткани. У полностью развитых животных эти молекулы играют неотъемлемая роль в создании силы и движения и, следовательно, гарантируя, что органы способны нормально выполнять свои функции. [ 3 ] В дополнение к тому, что служит «молекулярным клеем», CAM играют важную роль в клеточных механизмах роста, ингибирования контакта и апоптоза. Аберрантная экспрессия CAM может привести к широкому диапазону патологий, от обморожения до рака. [ 4 ]
Структура
[ редактировать ]Кулачки обычно являются однопроходными трансмембранными рецепторами [ 5 ] и состоит из трех консервативных доменов: внутриклеточного домена, который взаимодействует с цитоскелетом , трансмембранным доменом и внеклеточным доменом. Эти белки могут взаимодействовать несколькими различными способами. [ 6 ] Первым методом является гомофильное связывание, где кулачки связываются с теми же кулачками. Они также способны к гетерофильному связыванию, что означает, что кулачок на одной ячейке будет связываться с различными кулачками на другой ячейке.
Семьи камер
[ редактировать ]Существует четыре основных суперсемей или группы кулачков: супер-семейство иммуноглобулина молекул клеточной адгезии ( IGCAM ), кадгерины , интегрины и суперсемейство белков Lectin-подобных доменов ( CTLD ). Протеогликаны также считаются классом CAM.
Одна система классификации включает в себя различие между кальцием, независимыми от кальция и кальций-зависимых кулачков. [ 7 ] CAM SUPERFAMILY CAM не зависят от CA 2+ В то время как интегрины, кадгерины и выборки зависят от CA 2+ Полем Кроме того, интегрины участвуют во взаимодействиях клеток -матрикс, в то время как другие семейства CAM участвуют во взаимодействиях клеток. [ 8 ]
Кальций-независимый
[ редактировать ]IGSF CAMS
[ редактировать ]Иммуноглобулиновые суперсемейства (IGSF CAM) считаются самым разнообразным суперсемейством кулачков. Это семейство характеризуется их внеклеточными доменами, содержащими Ig-подобные домены. Затем следует домены IG затем повторяются домены фибронектина типа III , а IGSF привязываются к мембране с помощью GPI. Это семейство участвует как в гомофильном, так и гетерофильном связывании и обладает способностью связывать интегрины или различные кулачки IGSF. [ Цитация необходима ]
Кальций-зависимый
[ редактировать ]Интегрины
[ редактировать ]Интегрины , один из основных классов рецепторов в ECM, [ 9 ] Посредникают взаимодействия клеток и ECM 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 гетеродимерные , так как они состоят из альфа и бета -субъединицы. [ 12 ] В настоящее время существует 18 альфа -субъединиц и 8 бета -субъединиц, которые объединяются для составления 24 различных комбинаций интегрина. [ 10 ] В каждой из альфа и бета -субъединиц существует большой внеклеточный домен, трансмембранное домен и короткий цитоплазматический домен. [ 13 ] Внеклеточный домен - это то место, где лиганд связывается с использованием двухвалентных катионов . Интегрины содержат множественные дивалентные сайты связывания катионов во внеклеточном домене [ 14 ] ) Сайты связывания интегрина могут быть заняты с помощью ионов Ca2+ или Mn2+. Катионы необходимы, но не достаточны для конвертации интегринов из неактивной конформации наклона в активную расширенную конформацию. Требуются оба присутствия катионов, связанных с сайтами связывания множественного катиона, наряду с прямой физической ассоциацией с лигандами ECM для интегринов для достижения расширенной структуры и сопутствующей активации. [ 15 ] Таким образом, рост во внеклеточных ионах Ca2+ может служить для заполнения гетеродимера интегрина. Было показано, что высвобождение внутриклеточного CA2+ важно для активации Integrin Intouring. [ 16 ] Однако внеклеточное связывание Ca2+ может оказывать различные эффекты в зависимости от типа интегрина и концентрации катиона. [ 17 ] Интегрины регулируют свою активность в организме путем изменения конформации. Большинство существует в состоянии покоя в состоянии низкого сродства , которое может быть изменено на высокое аффинность через внешний агонист, который вызывает конформационные изменения внутри интегрина, увеличивая их сродство. [ 11 ]
Примером этого является агрегация тромбоцитов ; [ 11 ] Агонисты, такие как тромбин или коллаген, запускают интегрин в его высокое состояние аффинности, что вызывает повышенное связывание фибриногена , вызывая агрегацию тромбоцитов.
Кадрины
[ редактировать ]Кадгерины гомофильный CA 2+
-зависимые гликопротеины . [ 18 ] Классические кадгерины ( E- , N- и P- ) сосредоточены на промежуточных клеточных соединениях , которые связаны с сетью актиновых филаментов посредством специфических связывающих белков, называемых катенинами . [ 18 ]
Кадгерины примечательны в эмбриональном развитии. Например, кадгерины имеют решающее значение для гаструляции для образования мезодермы , эндодермы и эктодермы . Кадгерины также вносят значительный вклад в развитие нервной системы. Отдельная временная и пространственная локализация кадгеринов подразумевает эти молекулы в качестве основных игроков в процессе синаптической стабилизации . Каждый кадгерин демонстрирует уникальную структуру распределения тканей, которая тщательно контролируется кальцием. Разнообразные семейства кадгеринов включают эпителиальные (E-кадгерины), плацентарные (P-кадгерины), нервные (N-кадгерины), сетчатки ( R-кадгерины ), мозг (B-кадгерины и Т-кадгерины) и мышцы (M-M- кадрины). [ 18 ] Многие типы клеток экспрессируют комбинации типов кадгеринов.
домен Внеклеточный имеет основные повтора, называемые внеклеточными доменами кадгерина (ECD). Последовательности, участвующие в CA 2+
Связывание между ECD необходимо для клеточной адгезии . Цитоплазматический домен имеет специфические области, где связываются белки катеенина. [ 19 ]
Selectins
[ редактировать ]Selectins представляют собой семейство гетерофильных кулачков, которые зависят от фукозилированных углеводов, например, муцинов для связывания. Три члена семьи-это электронный селектин ( эндотелиальный ), L-селектин ( лейкоцит ) и P-селектин ( тромбоциты ). Наиболее охарактеризованным лигандом для трех селектов-P-селектин гликопротеиновый лиганд-1 ( PSGL-1 ), который представляет собой гликопротеин типа муцина, экспрессируемый на всех лейкоцитах. Selectins участвовали в нескольких ролях, но они особенно важны в иммунной системе, помогая довольству и переносу лейкоцитов. [ 20 ]
Биологическая функция кулачков
[ редактировать ]Разнообразие в кулачках приводит к разнообразной функциональности этих белков в биологических условиях. Одним из камеров, которые особенно важны в домашнем гонке лимфоцитов, является адресат . [ 21 ] Дожание лимфоцитов является ключевым процессом, происходящим в сильной иммунной системе. Он контролирует процесс циркулирующих лимфоцитов, придерживающихся определенных областей и органов тела. [ 22 ] Процесс сильно регулируется молекулами клеточной адгезии, в частности, адресана, также известного как Madcam1. Этот антиген известен своей ролью в тканевой адгезии лимфоцитов к венулам с высоким эндотелием. [ 23 ] Благодаря этим взаимодействиям они играют решающую роль в оркестровании циркулирующих лимфоцитов.
Функция CAM в метастазировании рака, воспалении и тромбозе делает его жизнеспособной терапевтической мишенью, которая в настоящее время рассматривается. Например, они блокируют способность метастатических раковых клеток экстравазировать и дома во вторичные участки. Это было успешно продемонстрировано при метастатической меланоме, которая оттачивает легкие. У мышей, когда антитела, направленные против кулачков в эндотелия легких, использовались в качестве лечения, наблюдалось значительное снижение количества метастатических участков. [ 24 ]
Смотрите также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Клетка+адгезия+молекулы в Национальной библиотеке медицины США медицинские заголовки (сетка)
- ^ Chothia, C.; 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 . PMID 9242926 .
- ^ Gumbiner, BM (1996-02-09). «Клеточная адгезия: молекулярная основа тканевой архитектуры и морфогенеза» . Клетка . 84 (3): 345–357. doi : 10.1016/s0092-8674 (00) 81279-9 . ISSN 0092-8674 . PMID 8608588 .
- ^ Korthuis RJ, Anderson DC, Granger DN (март 1994 г.). «Роль адгезии до нейтрофилов-эндотелиальных клеток при воспалительных расстройствах». J Crit Care . 9 (1): 47–71. doi : 10.1016/0883-9441 (94) 90032-9 . ISSN 0883-9441 . PMID 8199653 .
- ^ «Однопроходная трансмембранная адгезия и структурные белки» . мембраном . Колледж фармации, Университет Мичигана . Получено 20 октября 2018 года . В базе данных мембраномов
- ^ Chothia C, Jones EY (1997). «Молекулярная структура молекул клеточной адгезии». Анну. Преподобный Биохим . 66 : 823–62. doi : 10.1146/annurev.biochem.66.1.823 . PMID 9242926 . S2CID 6298053 .
- ^ Brackenbury R, Rutishauser U, Edelman Gm (январь 1981). «Отдельные кальций-независимые и кальций-зависимые системы адгезии клеток куриных эмбрионов» . Прокурор Нат. Академический Наука США . 78 (1): 387–91. Bibcode : 1981pnas ... 78..387b . doi : 10.1073/pnas.78.1.387 . PMC 319058 . PMID 6165990 .
- ^ Lodish, Харви; Берк, Арнольд; Зипурский, С. Лоуренс; Мацудайра, Пол; Балтимор, Дэвид; Дарнелл, Джеймс (2000-01-01). «Клеточная адгезия и общение» .
{{cite journal}}: CITE Journal требует|journal=( помощь ) - ^ Браун, К; Yamada, K (1995), «Роль интегринов во время развития позвонков», Биология развития , 6 (2): 69–77, doi : 10.1016/s1044-5781 (06) 80016-2
- ^ Jump up to: а беременный Humphries JD, Byron A, Humphries MJ (октябрь 2006 г.). «Интегранные лиганды с первого взгляда» . J. Cell Sci . 119 (Pt 19): 3901–3. doi : 10.1242/jcs.03098 . PMC 3380273 . PMID 16988024 .
- ^ Jump up to: а беременный в Schnapp, L (2006). Интегрин, адгезия/клеточная матрица . Сиэтл: Elsevier.
- ^ García AJ (декабрь 2005 г.). «Получите сцепление: интегрины во взаимодействиях клеток-биоматериала». Биоматериалы . 26 (36): 7525–9. doi : 10.1016/j.biomaterial.2005.05.029 . PMID 16002137 .
- ^ Vinatier D (март 1995 г.). «Интегрины и размножение» . Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol . 59 (1): 71–81. doi : 10.1016/0028-2243 (94) 01987-I . PMID 7781865 .
- ^ Xiong, J.-P. (2002-04-05). «Кристаллическая структура внеклеточного сегмента интегрина альфа-vbeta 3 в комплексе с лигандом ARG-Gly-ASP» . Наука . 296 (5565): 151–155. Bibcode : 2002sci ... 296..151x . doi : 10.1126/science.1069040 . PMID 11884718 . S2CID 24339086 .
- ^ Дай, Агуанг; Ты, фэн; Тейлор, Дайан В.; Ху, Гицинг; Гинсберг, Марк Х.; Тейлор, Кеннет А. (ноябрь 2015). «Структура полноразмерного мембраны интегрина, связанной с физиологическим лигандом» . Журнал биологической химии . 290 (45): 27168–27175. doi : 10.1074/jbc.m115.682377 . PMC 4646401 . PMID 26391523 .
- ^ Фармалингам, Суджентар; Хэмпсон, Дэвид Р. (2016). «Рецептор, чувствительный к кальция, и интегрины в клеточной дифференцировке и миграции» . Границы в физиологии . 7 : 190. doi : 10.3389/fphys.2016.00190 . ISSN 1664-042X . PMC 4880553 . PMID 27303307 .
- ^ Чжан, Кун; Чен, Цзянфенг (январь 2012 г.). «Регуляция функции интегрина с помощью двухвалентных катионов» . Клеточная адгезия и миграция . 6 (1): 20–29. doi : 10.4161/cam.18702 . ISSN 1933-6918 . PMC 3364134 . PMID 22647937 .
- ^ Jump up to: а беременный в Buxton RS, Magee AI (июнь 1992 г.). «Структура и взаимодействие десмосомных и других кадгеринов». Семин Клеточная биол . 3 (3): 157–67. doi : 10.1016/s1043-4682 (10) 80012-1 . PMID 1623205 .
- ^ Soncin, F.; Ward, MC (2011). «Функция E-кадгерина в плюрипотентности и самообновлении стволовых клеток» . Гены . 2 (1): 229–259. doi : 10.3390/genes2010229 . PMC 3924836 . PMID 24710147 .
- ^ Кавалларо У, Кристофори Г. (февраль 2004 г.). «Клеточная адгезия и передача сигналов кадгеринами и Ig-CAM при раке». НАТ Преподобный Рак . 4 (2): 118–32. doi : 10.1038/nrc1276 . ISSN 1474-1768 . PMID 14964308 . S2CID 18383054 .
- ^ Берг, Эллен Лейкье; Гольдштейн, Лесли А.; Джимла, Марк А.; Накаш, Морис; Picker, Louis J.; Streeter, Philip R.; Wu, Nora W.; Чжоу, Дэвид; Мясник, Юджин С. (1 апреля 1989 г.). «Самонаводные рецепторы и сосудистые адресаны: молекулы клеточной адгезии, которые направляют трафик лимфоцитов». Иммунологические обзоры . 108 (1): 5–18. doi : 10.1111/j.1600-065x.1989.tb00010.x . ISSN 1600-065X . PMID 2670744 . S2CID 37831094 .
- ^ Picker, Louis (1 июня 1994 г.). «Контроль гонщика лимфоцитов». Текущее мнение в иммунологии . 6 (3): 394–406. doi : 10.1016/0952-7915 (94) 90118-X . ISSN 0952-7915 . PMID 7917107 .
- ^ Gorfu G, Rivera-Nieves J, Ley K (сентябрь 2009 г.). «Роль бета7 интегринов в кишечнике, гонинг и удержании лимфоцитов» . Карт Мол Медик 9 (7): 836–50. doi : 10.2174/156652409789105525 . ISSN 1566-5240 . PMC 2770881 . PMID 19860663 .
- ^ Андреоли, Томас Е.; Браун, Ам; Fambrough, DM; Хоффман, Джозеф Ф.; Schultz, Stanley G.; Уэльс, Майкл Дж. (2013). Молекулярная биология мембранных транспортных расстройств . Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4613-1143-0 .