Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о молекулах клеточной адгезии. О роли САМ в формировании и стабилизации нервных синапсов см. Синаптическая стабилизация .

Молекулы клеточной адгезии ( CAM ) - это подмножество белков клеточной адгезии, расположенных на поверхности клетки [1], участвующих в связывании с другими клетками или с внеклеточным матриксом.(ECM) в процессе, называемом клеточной адгезией. По сути, молекулы клеточной адгезии помогают клеткам прилипать друг к другу и к своему окружению. Клеточная адгезия является важным компонентом в поддержании структуры и функции ткани. У полностью развитых животных эти молекулы играют неотъемлемую роль в создании силы и движения и, следовательно, обеспечивают способность органов выполнять свои функции. Помимо того, что она служит «молекулярным клеем», клеточная адгезия важна для воздействия на клеточные механизмы роста, контактного торможения и апоптоза. Часто аберрантная экспрессия САМ приводит к патологиям от обморожения до рака. [2]

В сочетании с межклеточными соединениями и ECM , САМ помогают удерживать клетки животных вместе.

Структура [ править ]

САМ обычно представляют собой однопроходные трансмембранные рецепторы [3] и состоят из трех консервативных доменов: внутриклеточного домена, который взаимодействует с цитоскелетом , трансмембранного домена и внеклеточного домена. Эти белки могут взаимодействовать по-разному. [4] Первый метод - через гомофильное связывание, когда САМ связываются с теми же САМ. Они также способны к гетерофильному связыванию, то есть CAM на одной клетке будет связываться с разными CAM на другой клетке. Последний тип связывания происходит между клетками и субстратом, где имеется общий внеклеточный лиганд, связывающий два разных САМ.

Семейства САМ [ править ]

Существует четыре основных суперсемейства или группы САМ: суперсемейство иммуноглобулинов из молекул клеточной адгезии ( IgCAM ), кадгерины , интегрины и суперсемейство лектин-подобных доменов белков ( CTLD ) С-типа . Протеогликаны также считаются классом САМ.

Одна система классификации включает различие между кальций-независимыми САМ и кальций-зависимыми САМ. [5] Интегрины и САМ надсемейства Ig не зависят от Ca 2+, в то время как кадгерины и селектины зависят от Ca 2+ . Кроме того, интегрины участвуют во взаимодействиях клетка-матрица, тогда как другие семейства САМ участвуют во взаимодействиях клетка-клетка. [6]

Кальций-независимый [ править ]

IgSF CAMs [ править ]

Основная статья: IgSF CAM

CAMs суперсемейства иммуноглобулинов (CAMs IgSF) считается самым разнообразным суперсемейством CAM. Это семейство характеризуется внеклеточными доменами, содержащими Ig-подобные домены. Затем за доменами Ig следуют повторы домена фибронектина типа III, и IgSF прикрепляются к мембране с помощью фрагмента GPI. Это семейство участвует как в гомофильном, так и в гетерофильном связывании и обладает способностью связывать интегрины или различные САМ IgSF. [ необходима цитата ]

Кальций-зависимый [ править ]

Интегрины [ править ]

Основная статья: Интегрин

Интегрины , один из основных классов рецепторов внутри ECM, [7] опосредуют межклеточные взаимодействия ECM с коллагеном , фибриногеном , фибронектином и витронектином . [8] Интегрины обеспечивают важные связи между внеклеточной средой и внутриклеточными сигнальными путями, которые могут играть роль в поведении клеток, таком как апоптоз , дифференцировка , выживание и транскрипция . [9]

Интегрины гетеродимерные , так как они состоят из альфа- и бета-субъединиц. [10] В настоящее время существует 18 альфа-субъединиц и 8 бета-субъединиц, которые вместе составляют 24 различных комбинации интегринов. [8] Внутри каждой из альфа- и бета-субъединиц есть большой внеклеточный домен, трансмембранный домен и короткий цитоплазматический домен. [11] Внеклеточный домен - это место, где лиганд связывается с помощью двухвалентных катионов . Интегрины содержат несколько сайтов связывания двухвалентных катионов во внеклеточном домене [12]). Сайты связывания катионов интегрина могут быть заняты ионами Ca2 + или Mn2 +. Катионы необходимы, но недостаточны для превращения интегринов из неактивной изогнутой конформации в активную расширенную конформацию. Требуется как присутствие катионов, связанных с множеством сайтов связывания катионов, так и прямая физическая ассоциация с лигандами ЕСМ для интегринов для достижения расширенной структуры и сопутствующей активации. [13] Таким образом, увеличение количества внеклеточных ионов Ca2 + может служить для праймирования гетеродимера интегрина. Было показано, что высвобождение внутриклеточного Ca2 + важно для активации интегрина наизнанку. [14] Однако связывание внеклеточного Ca2 + может оказывать различные эффекты в зависимости от типа интегрина и концентрации катионов. [15] Интегрины регулируют свою активность в организме, изменяя внешность. Большинство из них находятся в состоянии покоя в состоянии низкого сродства , которое может быть изменено на высокое сродство с помощью внешнего агониста, который вызывает конформационные изменения в интегрине, увеличивая их сродство. [9]

Примером этого является агрегация тромбоцитов ; [9] Агонисты, такие как тромбин или коллаген, запускают интегрин в его состояние с высоким сродством, что вызывает повышенное связывание фибриногена , вызывая агрегацию тромбоцитов.

Кадгерины [ править ]

Основная статья: Кадгерин

В кадгеринах являются гомофильными Са2+-зависимые гликопротеины . [16] Классические кадгерины ( E- , N- и P- ) концентрируются в промежуточных клеточных соединениях , которые связываются с сетью актиновых филаментов через специфические связывающие белки, называемые катенинами . [16]

Кадгерины заметны в эмбриональном развитии. Например, кадгерины имеют решающее значение в гаструляции для образования мезодермы , энтодермы и эктодермы . Кадгерины также вносят значительный вклад в развитие нервной системы. Четкая временная и пространственная локализация кадгеринов делает эти молекулы основными участниками процесса синаптической стабилизации . Каждый кадгерин демонстрирует уникальный образец тканевого распределения, который тщательно контролируется кальцием. Разнообразное семейство кадгеринов включает эпителиальные (E-кадгерины), плацентарные (P-кадгерины), нервные (N-кадгерины), сетчатку ( R-кадгерины ), мозг (B-кадгерины и T-кадгерины) и мышцы (M- кадгерины).[16] Многие типы клеток выражают комбинации типов кадгерина.

Внеклеточный домен имеет крупные повторы называемых внеклеточных домены кадгерина (ECD). Последовательности, участвующие в Ca2+
связывание между ECD необходимо для клеточной адгезии . Цитоплазматический домен имеет специфические области, в которых связываются белки катенина. [17]

Selectins [ править ]

Основная статья: Selectin

В селектин представляет собой семейство гетерофильных ОК, которые зависят от фукозилированных углеводов, например, муцина для связывания. Три члена семейства - это E-селектин ( эндотелиальный ), L-селектин ( лейкоциты ) и P-селектин ( тромбоциты ). Лучше всего охарактеризованным лигандом для трех селектинов является лиганд-1 гликопротеина P-селектина ( PSGL-1 ), который представляет собой гликопротеин муцинового типа, экспрессируемый на всех лейкоцитах. Селектины задействованы в нескольких ролях, но они особенно важны для иммунной системы, помогая перемещаться и перемещаться по лейкоцитам. [18]

Биологическая функция САМ [ править ]

Разнообразие CAM приводит к разнообразной функциональности этих белков в биологических условиях. Один из CAMS, который особенно важен в возвращении лимфоцитов, - это адрессин . [19] Направление лимфоцитов - ключевой процесс, происходящий в сильной иммунной системе. Он контролирует процесс циркуляции лимфоцитов, прикрепляющихся к определенным областям и органам тела. [20] Этот процесс сильно регулируется молекулами клеточной адгезии, в частности, адресином, также известным как MADCAM1. Этот антиген известен своей ролью в тканеспецифической адгезии лимфоцитов к венулам высокого эндотелия. [21] Благодаря этим взаимодействиям они играют решающую роль в организации циркулирующих лимфоцитов.

Функция CAM при метастазировании рака, воспалении и тромбозе делает его жизнеспособной терапевтической мишенью, которая в настоящее время рассматривается. Например, они блокируют способность метастатических раковых клеток экстравазировать и возвращаться во вторичные участки. Это было успешно продемонстрировано при метастатической меланоме, поражающей легкие. У мышей, когда в качестве лечения использовали антитела, направленные против САМ в эндотелии легких, наблюдалось значительное уменьшение количества метастатических участков. [22]

См. Также [ править ]

  • Клеточная мембрана
  • Миграция клеток
  • Иммунологический синапс
  • Трогоцитоз

Ссылки [ править ]

  1. ^ Cell + Adhesion + Molecules в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)
  2. ^ Korthuis RJ, Anderson DC, Granger DN (март 1994). «Роль адгезии нейтрофилов и эндотелиальных клеток в воспалительных заболеваниях». J Crit Care . 9 (1): 47–71. DOI : 10.1016 / 0883-9441 (94) 90032-9 . ISSN  0883-9441 . PMID  8199653 .
  3. ^ «Однопроходная трансмембранная адгезия и структурные белки» . мембранома . Фармацевтический колледж Мичиганского университета . Проверено 20 октября 2018 года .в базе данных мембраном
  4. ^ Chothia C, Jones EY (1997). «Молекулярная структура молекул клеточной адгезии» (PDF) . Анну. Rev. Biochem . 66 : 823–62. DOI : 10.1146 / annurev.biochem.66.1.823 . PMID 9242926 .  
  5. ^ Брекенбери R, Rutishauser U, Edelman GM (январь 1981). «Отличительные кальций-независимые и кальций-зависимые системы адгезии клеток куриного эмбриона» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 78 (1): 387–91. Полномочный код : 1981PNAS ... 78..387B . DOI : 10.1073 / pnas.78.1.387 . PMC 319058 . PMID 6165990 .  
  6. ^ Лодиш, Харви; Берк, Арнольд; Зипурский, С. Лоуренс; Мацудаира, Пол; Балтимор, Дэвид; Дарнелл, Джеймс (01.01.2000). «Межклеточная адгезия и коммуникация» . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  7. ^ Браун, K; Ямада, К (1995), "Роль интегринов во позвонками развития", биология развития , 6 (2): 69-77, DOI : 10.1016 / s1044-5781 (06) 80016-2
  8. ^ a b Хамфрис Дж. Д., Байрон А., Хамфрис М. Дж. (октябрь 2006 г.). «Обзор интегриновых лигандов» . J. Cell Sci . 119 (Pt 19): 3901–3. DOI : 10,1242 / jcs.03098 . PMC 3380273 . PMID 16988024 .  
  9. ^ а б в Шнапп, L (2006). Интегрин, Адгезия / клеточная матрица . Сиэтл: Эльзевир.
  10. ↑ García AJ (декабрь 2005 г.). «Получите контроль: интегрины во взаимодействиях клетка-биоматериал». Биоматериалы . 26 (36): 7525–9. DOI : 10.1016 / j.biomaterials.2005.05.029 . PMID 16002137 . 
  11. ^ Vinatier D (март 1995). «Интегрины и воспроизводство». Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol . 59 (1): 71–81. DOI : 10.1016 / 0028-2243 (94) 01987-I . PMID 7781865 . 
  12. ^ 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. DOI : 10.1126 / science.1069040 .
  13. ^ Дай, Агуанг; Е, Фэн; Тейлор, Дайан В .; Ху, Гуйцин; Гинзберг, Марк Х .; Тейлор, Кеннет А. (ноябрь 2015 г.). «Структура полноразмерного встроенного в мембрану интегрина, связанного с физиологическим лигандом» . Журнал биологической химии . 290 (45): 27168–27175. DOI : 10.1074 / jbc.M115.682377 . PMC 4646401 . PMID 26391523 .  
  14. ^ Тармалингам, Суджентар; Хэмпсон, Дэвид Р. (2016). «Чувствительный к кальцию рецептор и интегрины в клеточной дифференцировке и миграции» . Границы физиологии . 7 . DOI : 10.3389 / fphys.2016.00190 . ISSN 1664-042X . PMC 4880553 . PMID 27303307 .   
  15. ^ Чжан, Кун; Чен, Цзянь Фэн (январь 2012 г.). «Регулирование функции интегрина двухвалентными катионами» . Адгезия и миграция клеток . 6 (1): 20–29. DOI : 10.4161 / cam.18702 . ISSN 1933-6918 . PMC 3364134 . PMID 22647937 .   
  16. ^ a b c Бакстон Р.С., Маги А.И. (июнь 1992 г.). «Структура и взаимодействие десмосомных и других кадгеринов». Семин. Cell Biol . 3 (3): 157–67. DOI : 10.1016 / s1043-4682 (10) 80012-1 . PMID 1623205 . 
  17. ^ Soncin, F .; Уорд, MC (2011). «Функция E-Cadherin в плюрипотентности стволовых клеток и самообновлении» . Гены . 2 (1): 229–259. DOI : 10,3390 / genes2010229 . PMC 3924836 . PMID 24710147 .  
  18. ^ Cavallaro U, Christofori G (февраль 2004). «Адгезия клеток и передача сигналов кадгеринами и Ig-CAMs при раке». Nat. Преподобный Рак . 4 (2): 118–32. DOI : 10.1038 / nrc1276 . ISSN 1474-1768 . PMID 14964308 .  
  19. ^ Берг, Эллен Лейки; Гольдштейн, Лесли А .; Jimla, Mark A .; Накаш, Морис; Пикер, Луи Дж .; Стритер, Филип Р .; Ву, Нора В .; Чжоу, Дэвид; Мясник, Юджин К. (1 апреля 1989 г.). «Самонаводящиеся рецепторы и сосудистые адресации: 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 . 
  20. ^ Пикер, Луи (1 июня 1994). «Контроль самонаведения лимфоцитов». Текущее мнение в иммунологии . 6 (3): 394–406. DOI : 10.1016 / 0952-7915 (94) 90118-X . ISSN 0952-7915 . PMID 7917107 .  
  21. ^ Gorfu G, Rivera-Ньевес J, K Лей (сентябрь 2009). «Роль интегринов бета7 в нахождении и удержании кишечных лимфоцитов» . Curr. Мол. Med . 9 (7): 836–50. DOI : 10.2174 / 156652409789105525 . ISSN 1566-5240 . PMC 2770881 . PMID 19860663 .   
  22. ^ Андреоли, Томас Э .; Браун, AM; Фамбро, DM; Хоффман, Джозеф Ф .; Шульц, Стэнли Дж .; Валлийский, Майкл Дж. (2013). Молекулярная биология нарушений мембранного транспорта . Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4613-1143-0.