Молекула клеточной адгезии - Cell adhesion molecule
Молекулы клеточной адгезии (САМ) являются подмножеством клеточная адгезия белки, расположенные на поверхности клетки[1] участвует в привязка с другими ячейками или с внеклеточный матрикс (ECM) в процессе, называемом клеточной адгезией. По сути, молекулы клеточной адгезии помогают клеткам прилипать друг к другу и к своему окружению. Адгезия клеток 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 клеточные соединения и ECM, CAM помогают удерживать вместе клетки животных.
Структура
CAM обычно однопроходные трансмембранные рецепторы [3] и состоят из трех консервативных доменов: внутриклеточного домена, который взаимодействует с цитоскелет, трансмембранный домен и внеклеточный домен. Эти белки могут взаимодействовать по-разному.[4] Первый способ - через гомофильный связывание, где CAM связываются с теми же CAM. Они также способны гетерофильный связывание, то есть CAM в одной ячейке будет связываться с разными CAM в другой ячейке. Последний тип связывания происходит между клетками и субстратом, где имеется общий внеклеточный лиганд, связывающий два разных САМ.
Семейства САМ
Существует четыре основных суперсемейства или группы САМ: иммуноглобулин суперсемейство молекул клеточной адгезии (IgCAMs ), Кадгерины, Интегрины, и надсемейство С-тип белков лектин-подобных доменов (CTLD). Протеогликаны также считаются классом САМ.
Одна система классификации включает различие между кальций-независимыми САМ и кальций-зависимыми САМ.[5] Интегрины и САМ суперсемейства Ig не зависят от Ca2+ в то время как кадгерины и селектины зависят от Ca2+. Кроме того, интегрины участвуют во взаимодействиях клетка-матрица, тогда как другие семейства CAM участвуют во взаимодействиях клетка-клетка.[6]
Кальций-независимый
Интегрины
Интегрины, один из основных классов рецепторов в ЕСМ,[7] опосредует взаимодействия клетка-ECM с коллаген, фибриноген, фибронектин, и витронектин.[8] Интегрины обеспечивают важные связи между внеклеточная среда и внутриклеточные сигнальные пути, которые могут играть роль в поведении клеток, таких как апоптоз, дифференциация, выживание, и транскрипция.[9]
Интегрины гетеродимерный, поскольку они состоят из альфа- и бета-субъединицы.[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 то место, где лиганд связывает за счет использования двухвалентного катионы. В общем, Mn2+
увеличивает близость, Mg2+
способствует адгезии к клеткам, и Ca2+
снижает адгезию клеток.[9]Интегрины регулируют свою активность в организме, изменяя внешность. Большинство существует в состоянии покоя в низком близость состояние, которое может быть изменено на высокое сродство через внешний агонист, который вызывает конформационные изменения в интегрине, увеличивая их сродство.[9]
Примером этого является агрегирование тромбоциты;[9] Такие агонисты как тромбин или коллаген запускают интегрин в состояние высокого сродства, что вызывает повышенное фибриноген связывание, вызывающее агрегацию тромбоцитов.
IgSF CAMs
Суперсемейство иммуноглобулинов CAMs (IgSF CAMs) рассматриваются как наиболее разнообразное суперсемейство CAM. Это семейство характеризуется внеклеточными доменами, содержащими Ig-подобные домены. За доменами Ig следуют Домен фибронектина III типа повторы и IgSF прикреплены к мембране с помощью группы GPI. Это семейство участвует как в гомофильном, так и в гетерофильном связывании и обладает способностью связывать интегрины или различные САМ IgSF.
Кальций-зависимый
Кадгерины
В кадгерины гомофилы Ca2+
-зависимый гликопротеины.[12] Классические кадгерины (E-, N- и П- ) сосредоточены в промежуточные ячейки, которые ссылаются на актин сеть волокон через определенные связывающие белки, называемые катенины.[12]
Кадгерины заметны в эмбриональном развитии. Например, кадгерины имеют решающее значение в гаструляция для формирования мезодерма, энтодерма, и эктодерма. Кадгерины также вносят значительный вклад в развитие нервной системы. Четкая временная и пространственная локализация кадгеринов предполагает, что эти молекулы играют важную роль в процессе синаптическая стабилизация. Каждый кадгерин демонстрирует уникальный образец тканевого распределения, который тщательно контролируется кальцием. Разнообразное семейство кадгеринов включает эпителиальные (E-кадгерины), плацентарные (P-кадгерины), нервные (N-кадгерины), ретинальные (R-кадгерины ), мозг (B-кадгерины и T-кадгерины) и мышцы (M-кадгерины).[12] Многие типы клеток выражают комбинации типов кадгерина.
В внеклеточный домен имеет основные повторы, называемые внеклеточными доменами кадгерина (ECD). Последовательности, участвующие в Ca2+
связывание между ECD необходимо для клеточная адгезия. Цитоплазматический домен имеет специфические области, где связываются белки катенина.[13]
Selectins
В селектины представляют собой семейство гетерофильных САМ, которые зависят от фукозилированный углеводы, например, муцины для переплета. Три члена семьи E-selectin (эндотелиальный ), L-селектин (лейкоциты ), и Р-селектин (тромбоцит ). Лучше всего охарактеризованным лигандом для трех селектинов является гликопротеиновый лиганд-1 P-селектина (ПСГЛ-1 ), который представляет собой гликопротеин муцинового типа, экспрессируемый всеми лейкоцитами. Селектины задействованы в нескольких функциях, но они особенно важны для иммунной системы, помогая перемещаться и перемещаться по лейкоцитам.[14]
Биологическая функция САМ
Разнообразие CAM приводит к разнообразной функциональности этих белков в биологических условиях. Один из CAMS, который особенно важен в возвращении лимфоцитов, - это обращаться.[15] Возвращение лимфоцитов - ключевой процесс, происходящий в сильной иммунной системе. Он контролирует процесс циркуляции лимфоцитов, прикрепляющихся к определенным областям и органам тела.[16] 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.[17] 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, переходящей в легкие. У мышей, когда в качестве лечения использовались антитела, направленные против САМ в эндотелии легких, наблюдалось значительное снижение количества метастатических участков.[18]
Смотрите также
использованная литература
- ^ Клетка + Адгезия + Молекулы в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)
- ^ Кортуис Р.Дж., Андерсон округ Колумбия, Грейнджер Д.Н. (март 1994 г.). «Роль адгезии нейтрофилов и эндотелиальных клеток в воспалительных заболеваниях». J Crit Care. 9 (1): 47–71. Дои:10.1016/0883-9441(94)90032-9. ISSN 0883-9441. PMID 8199653.
- ^ «Однопроходная трансмембранная адгезия и структурные белки». мембранома. Фармацевтический колледж Мичиганского университета. Получено 20 октября, 2018.в База данных мембран
- ^ Chothia C, Jones EY (1997). «Молекулярная структура молекул клеточной адгезии» (PDF). Анну. Преподобный Biochem. 66: 823–62. Дои:10.1146 / annurev.biochem.66.1.823. PMID 9242926.
- ^ Brackenbury R, Rutishauser U, Edelman GM (январь 1981 г.). «Отличительные кальций-независимые и кальций-зависимые системы адгезии клеток куриного эмбриона». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 78 (1): 387–91. Bibcode:1981PNAS ... 78..387B. Дои:10.1073 / pnas.78.1.387. ЧВК 319058. PMID 6165990.
- ^ Лодиш, Харви; Берк, Арнольд; Зипурский, С. Лоуренс; Мацудаира, Пол; Балтимор, Дэвид; Дарнелл, Джеймс (01.01.2000). «Межклеточная адгезия и коммуникация». Цитировать журнал требует
| журнал =
(Помогите) - ^ Браун, К; Ямада, К. (1995), "Роль интегринов во время развития позвонков", Биология развития, 6 (2): 69–77, Дои:10.1016 / с 1044-5781 (06) 80016-2
- ^ а б Хамфрис Дж. Д., Байрон А., Хамфрис М. Дж. (Октябрь 2006 г.). «Обзор интегриновых лигандов». J. Cell Sci. 119 (Pt 19): 3901–3. Дои:10.1242 / jcs.03098. ЧВК 3380273. PMID 16988024.
- ^ а б c d Шнапп, L (2006). Интегрин, Адгезия / клеточная матрица. Сиэтл: Эльзевир.
- ^ Гарсия AJ (декабрь 2005 г.). «Получите контроль: интегрины во взаимодействиях клетка-биоматериал». Биоматериалы. 26 (36): 7525–9. Дои:10.1016 / j.biomaterials.2005.05.029. PMID 16002137.
- ^ Vinatier D (март 1995 г.). «Интегрины и воспроизводство». Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 59 (1): 71–81. Дои:10.1016 / 0028-2243 (94) 01987-I. PMID 7781865.
- ^ а б c Бакстон Р.С., Маги А.И. (июнь 1992 г.). «Структура и взаимодействие десмосомных и других кадгеринов». Семин. Cell Biol. 3 (3): 157–67. Дои:10.1016 / с 1043-4682 (10) 80012-1. PMID 1623205.
- ^ Soncin, F .; Уорд, М. (2011). «Функция E-кадгерина в плюрипотентности и самообновлении стволовых клеток». Гены. 2 (1): 229–259. Дои:10.3390 / гены2010229. ЧВК 3924836. PMID 24710147.
- ^ Кавалларо У., Кристофори Г (февраль 2004 г.). «Адгезия клеток и передача сигналов кадгеринами и Ig-CAMs при раке». Nat. Преподобный Рак. 4 (2): 118–32. Дои:10.1038 / nrc1276. ISSN 1474-1768. PMID 14964308.
- ^ 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. Дои:10.1111 / j.1600-065X.1989.tb00010.x. ISSN 1600-065X.
- ^ Пикер, Луи (1 июня 1994). «Контроль самонаведения лимфоцитов». Текущее мнение в иммунологии. 6 (3): 394–406. Дои:10.1016 / 0952-7915 (94) 90118-Х. ISSN 0952-7915. PMID 7917107.
- ^ Горфу Дж., Ривера-Ньевес Дж., Лей К. (сентябрь 2009 г.). «Роль интегринов бета7 в нахождении и удержании кишечных лимфоцитов». Curr. Мол. Med. 9 (7): 836–50. Дои:10.2174/156652409789105525. ISSN 1566-5240. ЧВК 2770881. PMID 19860663.
- ^ Андреоли, Томас Э .; Brown, A.M .; Fambrough, D.M .; 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.