Белки с плотным соединением - Tight junction proteins

Белки с плотным соединением (Белки TJ) - молекулы, расположенные в узкие стыки из эпителиальный, эндотелиальный и миелинизированный клетки. Этот многопротеиновый соединительный комплекс выполняет регулирующую функцию при прохождении ионов, воды и растворенных веществ по параклеточному пути. Он также может координировать движение липидов и белков между апикальной и базолатеральной поверхностями плазматическая мембрана. Таким образом, плотное соединение проводит сигнальные молекулы, которые влияют на дифференцировку, пролиферацию и полярность клеток. Так плотное соединение играет ключевую роль в поддержании осмотический баланс и трансклеточный транспорт тканеспецифичных молекул. В настоящее время известно более 40 различных белков, которые задействованы в этих селективных каналах TJ.[1]

Структура герметичного соединения

Морфология плотного соединения образована трансмембранными нитями на внутренней стороне плазматической мембраны с дополнительными бороздками на внешней стороне. Эта сеть нитей TJ состоит из трансмембранные белки, которые взаимодействуют с актин в цитоскелет и с субмембранными белками, которые посылают сигнал в клетку. Сложность сетевой структуры зависит от типа ячейки, и ее можно визуализировать и проанализировать с помощью замораживания-разрушения. электронная микроскопия, на котором показаны отдельные пряди плотного стыка.[2][3]

Функция белков плотных контактов

Белки TJ можно разделить на разные группы в зависимости от их функции или локализации в плотном контакте. Белки TJ в основном описаны в эпителии и эндотелии, но также и в миелинизированных клетках. В центральной и периферическая нервная система локализованы TJ между глия и аксон и внутри миелиновые оболочки, где они облегчают передачу сигналов. Некоторые из белков TJ действуют как каркасы, которые соединяют интегральные белки с актином в цитоскелете. Другие обладают способностью сшивать соединительные молекулы или транспортировать везикулы через плотное соединение. Некоторые субмембранные белки участвуют в передаче сигналов клеток и экспрессии генов благодаря их специфическому связыванию с фактор транскрипции. Наиболее важными белками плотных контактов являются окклюдин, Клодин и семейство JAM, которые составляют основу герметичного соединения и позволяют прохождение иммунные клетки через ткань.[1]

Белки TJ в эпителии и эндотелии

Белки в эпителиальных и эндотелиальных клетках - это окклюдин, клаудин и тетраспанин, каждый из которых имеет один или два разных типа экстерьера. Все они созданы четырьмя трансмембранными областями с двумя (амино-, карбоксил-) внеклеточными доменами, ориентированными в сторону цитоплазма. Но окклюдин имеет структуру с двумя похожими внеклеточными петлями по сравнению с клаудином и тетраспанином, у которых одна внеклеточная петля значительно длиннее другой.[1]

Окклюдин

Окклюдин (60 кДа) был первым идентифицированным компонентом плотного соединения. Мембранный белок тетраспана образован двумя внеклеточными петлями, двумя внеклеточный домены и один короткий внутриклеточный домен. С-концевой домен окклюдина напрямую связан с ZO-1, который взаимодействует с актиновыми филаментами в цитоскелете. Он работает как передатчик от и до плотного контакта, из-за его ассоциации с сигнальными молекулами (PI3-киназа, PKC, ДА, белковые фосфазы 2А, 1).[4] Этот белок TJ также участвует в селективном распространение растворенных веществ вместе градиент концентрации и переселение лейкоциты через эндотелий и эпителий. Следовательно, результат сверхэкспрессии мутантного окклюдина в эпителиальных клетках приводит к нарушению барьерной функции плотного соединения и изменениям в миграции нейтрофилы. Окклюдин прямо или косвенно взаимодействует с членами семейства клаудинов, и вместе они образуют длинные пряди плотного соединения.[3]

Claudin

В Клодин Семья состоит из 24 человек. Некоторые из них еще не были хорошо охарактеризованы, но все члены кодируются тетраспановыми белками 20-27 кДа с двумя внеклеточными доменами, одним коротким внутриклеточным доменом и двумя внеклеточными петлями, причем первая из них заметно больше второй.[1] С-концевой домен клаудинов необходим для их стабильности и нацеливания. Этот домен содержит PDZ-связывающий мотив, который облегчает их связывание с белками мембраны PDZ, например ZO-1, ЗО-2, ZO-3, MUPP1. У каждого клаудина есть определенная вариация и количество заряженных аминокислоты в первой внеклеточной петле. Таким образом, посредством реполяризации аминокислот клаудины могут избирательно регулировать перенос молекул. В отличие от окклюдина, который создает межклеточные отверстия для переноса ионов между соседними клетками.[4] Кажется, что клаудины имеют тканеспецифический характер, потому что некоторые из них экспрессируются только в определенном типе клеток. Клоден 11 выражается в олигодендроциты и Клетки Сертоли или Клоден 5 выражается в эндотелиальные клетки сосудов.[3]

Клаудин 2,3,4,7,8,12,15 присутствует в эпителиальных клетках во всех сегментах кишечного тракта. Клоден 7 встречается также в эпителиальных клетках легких и почек. Claudin-18 экспрессируется в альвеолярный эпителиальные клетки легкого.[5] У большинства видов клаудинов более двух изоформы, которые имеют разный размер или функцию. Специальная комбинация этих изоформ создает плотные соединительные нити, в то время как оккулин не требуется. Окклюдин играет роль в селективной регуляции, встраиваясь в цепочки на основе клаудина. Различное соотношение разновидностей клаудина в клетке придает им специфические барьерные свойства. Клаудины также выполняют функцию сигнализации клеточная адгезия, например, Cldn 7 связывается непосредственно с молекулой адгезии EpCAM на клеточной мембране. И Cldn 16 связан с реабсорбцией двухвалентных катионов, поскольку находится в эпителиальных клетках толстой восходящей петля Генле.[4]

Белки TJ в миелиновых оболочках

OSP / Claudin 11

OSP /Клоден 11 происходит в миелине нервные клетки и между клетками Сертоли, поэтому он образует плотные соединения в ЦНС. Этот белок в сотрудничестве со второй петлей окклюдина поддерживает гемато-яичковый барьер и сперматогенез.[1]

ПМП22 / газ-3

ПМП22 / газ-3, называемый периферическим миелиновым белком, расположен в миелиновой оболочке. Экспрессия этого белка связана с дифференцировкой Клетки Шванна, установление плотного соединения в клеточной мембране Швама или компактное образование миелина. Он также присутствует в эпителиальных клетках легких и кишечника, где взаимодействует с окклюдином и ZO-1, которые вместе создают TJ в эпителии. PMP22 / gas-3 принадлежит к семейству белков эпителиальной мембраны (EMP1 -3), который проводит рост и дифференцировку клеток.[1]

ОАП-1 / ЦПАН-3

OAP-1 / TSPAN-3 сотрудничает с β1-интегрин и OSP / Claudin11 внутри миелиновых оболочек олигодендроцитов, тем самым влияя на пролиферацию и миграцию.[1]

Соединительные молекулы адгезии

ВАРЕНЬЕ

Соединительные молекулы адгезии делятся на подгруппы в соответствии с их составом и мотивом связывания.

Гликозилированные трансмембранные белки JAMs классифицируются в суперсемействе иммуноглобулинов, которые образованы двумя внеклеточными Ig-подобными доменами: трансмембранной областью и С-концевым цитоплазматическим доменом. Члены этого семейства JAM могут выражать два различных связывающих мотива. Первая подгруппа состоит из JAM-A, JAM-B, JAM-C имеет PDZ-домен связывающий мотив типа II на их С-концах, который взаимодействует с доменом PDZ ZO-1, AF-6, PAR-3 и MUPP1.[3][4] Белки JAM не являются частью цепей плотных контактов, но они участвуют в передаче сигналов, которая приводит к адгезии моноциты и нейтрофилы и их переселение через эпителий. JAM в эпителиальных клетках могут агрегировать с нитями TJ, которые состоят из полимеров клаудина и окклюдина. JAM-A поддерживает барьерные свойства в эндотелии и эпителии, а также JAM-B и -C в Клетки Сертоли и сперматиды.[1]

Вторая подгруппа МАШИНА, Белки ESAM, CLMP и JAM4 содержат PDZ-домен связывающий мотив I типа на их С-концах.

МАШИНА (Коксаки и аденовирус рецептор) также относится к суперсемейство иммуноглобулинов, как и белки JAM. CAR выражается в эпителии трахея, бронхи, почки, печень и кишечник, где положительно влияет на барьерную функцию плотного соединения. Этот белок опосредует миграцию нейтрофилов, контакты клеток и агрегацию. Это необходимо для развития сердца эмбриона, особенно для организации миофибриллы в кардиомиоциты. CAR связан с белками PDZ-каркаса МАГИ-1б, PICK, PSD-95, MUPP1 и LNX.[6]

ESAM (молекула селективной адгезии эндотелиальных клеток) представляет собой иммуноглобулин-трансмембранный белок, который влияет на свойства эндотелиальных TJ. ESAM присутствует в эндотелиальных клетках и тромбоциты но не в эпителии и лейкоциты. Там он напрямую связывается с МАГИ-1 молекулы посредством лигирования С-концевого домена и PDZ-домена. Это сотрудничество обеспечивает образование больших молекулярных комплексов в плотных контактах в эндотелии.[7]

JAM4 является компонентом суперсемейства иммуноглобулинов JAM, но он экспрессирует мотив связывания PDZ-домена класса I (не экспрессирует класс II, подобный членам JAM-A, -B, -C). JAM4 находится в почке. клубочки и эпителий кишечника, который взаимодействует с MAGI-1, ZO-1, окклюдином и эффективно регулирует проницаемость этих клеток. JAM4 обладает активностью клеточной адгезии, которую проводит MAGI-1.[8]

Миелиновый белок 0

Белок 0 является основным белком миелина периферической нервной системы, который интегрируется с PMP22. Вместе они образуют миелиновые оболочки нервных клеток и уплотняют их.[1]

Белки зубного налета в плотном соединении

Белки зубного налета - это молекулы, которые необходимы для координации сигналов, исходящих от плазматической мембраны. В последние годы существует около 30 различных белков, связанных с цитоплазматическими свойствами плотного соединения.

Одна группа этих белков участвует в организации трансмембранных белков и взаимодействии с актином. нити. Эта группа, содержащая PDZ, состоит из ZO-1, ЗО-2, ЗО-3, АФ-6, МАГИ, MUPP1, PAR, PATJ и домен PDZ дают им функцию каркаса. Домены PDZ важны для кластеризации и закрепления трансмембранных белков. С первой группой взаимодействует один белок бляшки без PDZ домен, называется цингулин, который играет ключевую роль в адгезии клеток.

Вторая группа чумных белков используется для везикулярная торговля, регулирование барьеров и транскрипция гена, потому что некоторые из них являются факторами транскрипции или белками с ядерными функциями. Члены этой второй группы - ZONAB, Ral-A, Раф-1, PKC, симплекин, цингулин и еще кое-что. Для них характерно отсутствие домена PDZ.[1]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j GONZALEZMARISCAL, L (январь 2003 г.). «Белки с плотным контактом». Прогресс в биофизике и молекулярной биологии. 81 (1): 1–44. Дои:10.1016 / S0079-6107 (02) 00037-8. PMID  12475568.
  2. ^ Балда, Мария С; Материя, Карл (август 2000 г.). «Трансмембранные белки плотных контактов». Семинары по клеточной биологии и биологии развития. 11 (4): 281–289. Дои:10.1006 / scdb.2000.0177. PMID  10966862.
  3. ^ а б c d Фёрстер, Карола (16 апреля 2008 г.). «Плотные соединения и модуляция барьерной функции при болезни». Гистохимия и клеточная биология. 130 (1): 55–70. Дои:10.1007 / s00418-008-0424-9. ЧВК  2413111. PMID  18415116.
  4. ^ а б c d Чиба, Хидеки; Осанай, Макото; Мурата, Масаки; Кодзима, Такаши; Савада, Норимаса (март 2008 г.). «Трансмембранные белки плотных контактов». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны. 1778 (3): 588–600. Дои:10.1016 / j.bbamem.2007.08.017. PMID  17916321.
  5. ^ Шлингманн, Барбара (июнь 2015 г.). "Клаудины: контролеры эпителиальной функции легких". Семинары по клеточной биологии и биологии развития. 42: 47–57. Дои:10.1016 / j.semcdb.2015.04.009. ЧВК  4562902. PMID  25951797.
  6. ^ Дорнер, А. А. (1 августа 2005 г.). «Рецептор вируса Коксаки-аденовируса (CAR) необходим для раннего эмбрионального сердечного развития». Журнал клеточной науки. 118 (15): 3509–3521. Дои:10.1242 / jcs.02476. PMID  16079292.
  7. ^ Вегманн, Франк; Эбнет, Клаус; Дю Паскье, Луи; Вествебер, Дитмар; Бутц, Стефан (октябрь 2004 г.). «Молекула эндотелиальной адгезии ESAM напрямую связывается с многодоменным адаптером MAGI-1 и привлекает его к контактам между клетками». Экспериментальные исследования клеток. 300 (1): 121–133. Дои:10.1016 / j.yexcr.2004.07.010. PMID  15383320.
  8. ^ Hirabayashi, S .; Tajima, M .; Yao, I .; Nishimura, W .; Mori, H .; Хата, Ю. (15 июня 2003 г.). "JAM4, молекула адгезии соединительных клеток, взаимодействующая с белком плотного соединения, MAGI-1". Молекулярная и клеточная биология. 23 (12): 4267–4282. Дои:10.1128 / MCB.23.12.4267-4282.2003. ЧВК  156145. PMID  12773569.