Белки контактов и внеклеточного матрикса (ЕСМ).
Молекулы межклеточной адгезиии (ICAM) (англ. intercellular adhesion molecule) - это связанные с плазматической мембраной белки, которые обеспечивают механическое взаимодействие клеток друг с другом. Часто это молекулы, пронизывающие мембрану и присоединенные к цитоскелету; с их помощью клетки при движении могут подтягиваться к другим клеткам или перемещаться по внеклеточному матриксу. Во многих случаях молекула межклеточной адгезии способна взаимодействовать с несколькими лигандами, для чего служат разные участки связывания. К тому же молекулы адгезии расположены на поверхности клеток компактными кластерами, образуя таким образом участки многоточечного связывания.
Иммуноглобулиноподобные САМ связывают клетки вместе посредством гетерофильного механизма: intercellular adhesion molecules (ICAM) экспрессируются на поверхности активированных эндотелиальных клеток, где они связываются с интегринами на поверхности белых кровяных клеток и, таким образом, помогают захватывать белые кровяные клетки в места воспаления.
Адгезия клеток одного типа к клеткам другого типа может изменяться в результате увеличения числа молекул адгезии на клеточной поверхности, либо при изменении их аффинности и/или авидности. Существует два механизма увеличения числа молекул адгезии на поверхности клеток. У многих клеток большие запасы этих молекул хранятся во внутриклеточных везикулах, которые способны через несколько минут после активации устремляться к поверхности цитоплазматической мембраны. Другой механизм состоит в синтезе молекул de novo и переносе их на поверхность (эти процессы занимают, как правило, несколько часов).
|
|
|
| САМ-белки | представители САМ-белков | Ca2+- илиMg2+ -зависимость | элементы цитоскелета | тип клеточного контакта |
| CELL-CELL ADHESION | ||||
| КАДГЕРИНЫ | E-, N-, P-кадгерины | + | актиновые филаменты | адгезивный поясок |
| десмосомальные кадгерины | + | промежуточные филаменты | десмосома | |
| семейство иммуноглобулинов | N-CAM, L1 | - | не известно | - |
| СЕЛЕКТИНЫ | Р-селектин | + | не известно | - |
| Интегрины в клетках крови | LFA-1 aLb2, Mac-1 aMb2 | + | актиновые филаменты | - |
| CELL-MATRIX ADHESION | ||||
| ИНТЕГРИНЫ | много типов | + | актиновые филаменты | фокальный контакт |
| a6b4 | + | промежуточные филаменты | полудесмо-сома | |
| Трансмембранные протеогликаны | СИНДЕКАНЫ | - | актиновые филаменты | - |
Интегрины.
Интегрины - семейство родственных белков с молекулярной массой. 100-160 кДа, способных узнавать в матриксных белках пептид RGD. Интегрины - это большое семейство трансмембранных линкерных белков с расположенными на клеточной поверхности рецепторами большинства белков внеклеточного матрикса, включая коллаген, фибронектин, витронектин, ламинин. Одновременное множественное, но слабое связывание интегринов со своими лигандами позволяет клеткам исследовать свое окружение, сохраняя способность двигаться, что было бы невозможно при слишком прочных взаимодействиях.
|
|
|
Интегрины работают как рецепторы клеток и ЕСМ белков - белков внеклеточного матрикса. Структурно они состоят из 2-х цепей: альфа и бета. Альфа цепь содержит 3 или 4 тандемных повтора мотива связывающего двухвалентные ионы и нуждаются в Mg и Ca для функционирования. Альфа цепи при связывании с бета цепью дают функциональный рецептор. Бета цепь имеет функциональное значение и интегрины классифицируются по ним. Так интегрины с бета 1 или бета 3 цепью преимущественно вовлечены во взаимодействие клетки - ЕСМ. Интегрины с бета 2 цепью преимущественно вовлечены во взаимодействие лейкоцитов между собой.
Таким образом, имеется 3 семейства интегринов (в зависимости от структурных различий β-цепей): первое семейство включает рецептор фибронектина (фибробласты) и еще 5 других белков; второе включает рецептор тромбоцитов Пбета/Шальфа, связывающий некоторые компоненты матрикса, в том числе и фибриноген; третье семейство - это интегрины на поверхности лейкоцитов (LFA-1 , Mac-1).
|
|
|
Таблица 1. Семейство интегринов.
| Молекулы | Лиганды | Распределение | ||
| VLA субсемейство ( b 1/CD29 интегрины) | ||||
| a1b1 (VLA-1, CD49a/CD29) | Ламинин, коллаген | Широко распространены | ||
| a2b1 (VLA-2, CD49b/CD29) | Ламинин, коллаген | Широко распространены | ||
| a3b3 (VLA-3, CD49c/CD29) | Ламинин, коллаген, фибронектин | Широко распространены | ||
| a4b1 (VLA-4, CD49d/CD29) | Фибронектин, VCAM-1, высокие эндотелиальные венулы пейеровых бляшек | Лимфоциты, моноциты, эозинофилы, базофилы, NK-клетки | ||
| a4b1 (VLA-5, CD49e/CD29) | Фибронектин | Широко распространены | ||
| a6b1 (VLA-6, СD49f/CD29) | Ламинин | Широко распространены | ||
| avb1 (CD51) | Фибронектин, витронектин | ? | ||
| a7b1 | Ламинин | Широко распространены | ||
| a8b1 | ? | Широко распространены | ||
| Субсемейство лейкоцитарных интегринов ( b 2/CD18 интегрины) | ||||
| aLb2 (LFA-1 CD11a/CD18) | ICAM-1, ICAM-2, ICAM-3, E-селектины | Лейкоциты | ||
| aМb2 (МАС-1, СR3, CD11b/CD18) | ICAM-1, iC3b, фибриноген, LPS, фактор Х, ICAM-2 | Миелиодные клетки | ||
| aХb2 (р150-95), CR4, CD11c/CD18) | IC3b, ICAM-1 | Миелоидные клетки | ||
| ad/CD18 | ICAM-3 | Макрофаги | ||
| Субсемейство цитоадгезинов ( b 3/CD61 интегрины) | ||||
| aIIb3 (CD41/CD61, GpIIb/IIa) | Фибриноген, фактор Виллебранда | Пластины, эндотелиальные клетки | ||
| avb3 (CD51/CD61) | Фибриноген, витронектин, фактор Виллебранда | Эндотелиальные клетки, пластины, некоторые опухолевые клетки | ||
| b 7 субсемейство
| ||||
| aHML-1,b7 | Е-кадерин | > 95% интраэпителиальных интестинальных лимфоцитов | ||
| a4b7 (LPAMI CD49d/b7) | MadCAM-1, VCAM-1, фибронектин, базофилы, эндотелиальные клетки | Т-клетки памяти, эозинофилы | ||
b1 (CD29) субсемейство. b1, или VLA (very late activation antigen) субсемейство включает 6 членов (VLA 1 - 6), которые широко распространены в тканях и в основном взаимодействуют с экстрацеллюлярными протеинами (фибронектин, коллаген, ламинин, витронектин). b1 интегрины играют важную роль в заживлении ран и клеточной миграции в течение эмбриогенеза.
b2 (CD18) субсемейство. b2, или субсемейство лейкоцитарных интегринов, содержат 3 члена (LFA-1, Mас1, р150, 95), которые исключительно экспрессируются на лейкоцитах. Они в основном вовлекаются в иммунную адгезию и связывают ICAM-1 с разной степенью аффинитета.
b3 (CD61) субсемейство. Это молекулы, которые экспрессируются в основном на эндотелиальных клетках и пластинах и связывают некоторые компоненты экстрацеллюлярного матрикса.
Термин "интегрин" был первоначально использован для этих рецепторов, интегрирующих сигналы от экстрацеллюлярного окружения к интрацеллюлярному цитоскелету. Все интегрины играют роль в регуляции адгезии и миграции иммунокомпетентных клеток. b1 и b3 субсемейства – наиболее важны в эмбриогенезе, регенерации и гемостазе; тогда как b2 интегрины – вовлекаются в разные феномены, зависящие от адгезии лейкоцитов, в основном воспалительных и иммунных ответах.
Фибронектин.
Множественные формы образуются в результате альтернативного сплайсинга одной молекулы РНК. Одна из форм - фибронектин плазменный - растворим, циркулирует в крови. Все другие формы собираются на поверхности клеток в фибронектиновые филаменты , откладывающиеся во внеклеточный матрикс. У человека образуется около 20 различных мРНК фибронектина, каждые из которых кодируют чем-то различающиеся субъединицы, в составе которых имеются домены, отвечающие за связывание с различными макромолекулами внеклеточного матрикса, (например, коллагена , гепарина), а также со специфическими рецепторами на поверхности различных типов клеток основным элементом рецепторо-связывающих повторов является RGD-последовательность. Альтернативный сплайсинг, предположительно, позволяет клетке также образовывать наиболее подходящую для нужд данной ткани и данного этапа развития форму фибронектина.
Адгезивные белки внеклеточного матрикса, к которым относится фибронектин, обычно содержат домены со специфическими сайтами связывания с другими макромолекулами матрикса, а также рецепторами на клеточной поверхности. Фибронектин - гликопротеин, димер из двух неидентичных субъединиц, соединенных парой дисульфидных связей. Каждая субъединица содержит функционально определенные стержнеобразные домены, которые, в свою очередь, содержат определенные повторы, обычно кодируемые отдельным экзоном. Существуют множественные формы фибронектинов, кодируемые одним геном. Ген фибронектина, вероятно, возник в результате множественных дупликаций экзонов.
Винкулин.
Винкулин - белок с молекулярной массой 130 кД, содержащий два домена - головку и короткий хвост. Сайт связывания талина находится на головном домене. Кроме того, винкулин способен связываться с альфа- актинином. Винкулин-связывающий участок расположен на N-конце молекулы молекулы альфа-актинина. Молекула белка размером 1066 аминокислот (что характерно для человека и цыпленка) содержит 2 домена: N-концевой глобулярный домен, 95кДа и С-концевой удлиненный домен, 30кДа. Оба домена молекулы содержат последовательности, необходимые для локализации белка в фокальных контактах. Аминоконцевая часть белка длиной 1-259 аминокислот содержит талинсвязывающий сайт и является наиболее консервативной. Карбоксиконцевая часть может вызывать самоассоциацию молекул винкулина в условиях высокой йонной силы in vitro, а также содержит сайт связывания для цитоскелетного белка паксиллина, который может вызывать тот же эффект. Внутримолекулярные взаимодействия N- концевого глобулярного домена и С-концевой хвостовой части маскируют F- актин связывающий сайт. Он находится в карбоксиконцевом домене, в районе с 858 по 1066 аминокислоту. Эти же взаимодействия уменьшают сродство винкулина к талину
Кадгерины.
Е-кадгерин (иначе увоморулин) обычно обнаруживается в адгезионных поясах зрелых эпителиальных клеток, где он объединяет кортикальные актиновые цитоскелеты тех клеток, которые он удерживает вместе. Е-кадгерин также является первым кадгерином, экспрессируемым в ходе эмбрионального развития: Е-кадгерин участвует в важном морфологическом процессе - компактизации, происходящей на восьмиклеточной стадии развития млекопитающих. Во время компактизации слабо связанные бластомеры плотно упаковываются и соединяются межклеточными контактами.
Кадгерины играют также центральные роли и на более поздних стадиях развития, так как их исчезновение и появление коррелирует с основными морфологическими событиями, в ходе которых ткани отделяются одна от другой. В ходе формирования нервной трубки и ее отделения от вышележащей эктодермы клетки нервной трубки теряют Е-кадгерин и приобретают N-кадгерин, в то время как клетки вышележащей эктодермы продолжают экспрессировать Е-кадгерин. Клетки нервного гребня, формирующие периферическую нервную систему, имеют большое количество N-кадгерина, будучи ассоциированы с нервной трубкой; однако они теряют его в ходе миграции и реэкспрессируют N-кадгерин, когда агрегируют с формированием ганглия. Таким образом, три группы клеток, происходящие из одного клеточного слоя, проявляют отличные паттерны экспрессии кадгеринов в ходе отделения друг от друга, что предполагает, что переключения в экспрессии кадгеринов вовлечены в процесс отделения.
Большинство кадгеринов, такие как E-, N-, P-кадгерины, функционирует в качестве трансмембранных линкерных белков, опосредующих взаимодействия между актиновыми цитоскелетами тех клеток, которые эти кадгерины соединяют. Они являются адгезивными белками, вокруг которых формируются межклеточные адгезионные контакты.
Кадгерины состоят из 2 доменов: цитоплазматического С-концевого домена и N-концевого домена. Цитоплазматический С-участок кадгерина непосредственно взаимодействует с катенином, плакоглобином и в некоторых случаях с р120cas. Сайты связывания для каждого из этих белков расположены очень близко друг к другу, что является взаимным стерическим препятствием. N-концевая внеклеточная часть белка включает в себя 5 доменов, EC1-EC5. При исследовании трехмерной структуры было выявлено, что N-терминальный EC1, домен, отвечающий также за Ca++ зависимое гомотипическое связывание с соседней клеткой, формирует димер с соседним N-терминальным EC1-доменом. В результате межклеточного контакта формируется структура, подобная застежки молнии, где каждый зубец представляет собой димер N-конца кадгерина.
Таблица 2. Кадгерины.
|
Селектины.
Селектины относятся к семейству трансмембранных молекул межклеточной адгезии. Внеклеточный N-концевой домен селектина содержит лектино-подобный домен, EGF-подобный модуль, а также различное число модулей, сходных с наблюдаемыми в определенных комплементсвязывающих белках. Наличие лектиноподобного домена позволяет селектинам "распознавать" нейраминидаза-чувствительные углеводы на поверхности других клеток и связываться с этими клетками углеводными лигандами, осуществляя Са2-зависимую межклеточную адгезию.
Группа селектинов включает E-селектин , P-селектин и L-селектин, экспрессируемые на эндотелии, тромбоцитах и некоторых типах лейкоцитов. Молекулы селектинов пронизывают мембрану и имеют ряд внеклеточных доменов, гомологичных доменам регуляторных белков комплемента. Внеклеточная часть их доменов содержит также домен, близкий по структуре рецептору для фактора роста эпидермиса, и N-концевой домен, обладающий лектиноподобными свойствами, т.е. связывающий углеводные остатка (отсюда и название "селектины"). Соответственно этому в состав лигандов, с которыми связываются селектины, входят углеводы.
Углеводные лиганды для селектинов встречаются в структуре разнообразных белков. Так, многочисленные углеводные остатки, которые служат лигандами для L-селектина, содержат гликопротеин Sgp-200, экспрессируемый на эндотелии ВЭВ. Вследствие связывания L-селектина с этими углеводными остатками лимфоциты из кровотока направляются в периферические лимфоузлы. E-селектины и P-селектины, экспрессируемые на эндотелиоцитах, связываются с углеводной детерминантой, ассоциированной с белком CD15, который присутствует на лейкоцитах многих субпопуляций. В результате этого связывания движение лейкоцитов с током крови прекращается и начинается собственно миграция лейкоцитов.
Таблица 3. Суперсемейство селектинов
|
Взаимодействие между L-селектинами и сосудистыми кадгеринами, которые экспрессируются на васкулярном эндотелии, отвечают за специфический хоминг примитивных Т-клеток к лимфоидным органам, но не дают возможность клетке проходить через эндотелиальный барьер внутрь лимфоидной ткани. Для этого необходимы молекулы двух других семейств – интегринов и суперсемейства иммуноглобулинов.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 987; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!