ИНТЕГРИНЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2024

В интегриных большой группа или семейство белков, по- видимому , уникально к поверхности клетки животного царства. Они являются основным ресурсом клеток для поддержания взаимодействия (в форме адгезии) с другими клетками и с клеточным матриксом.

Его структура состоит из двух субъединиц, называемых альфа и бета. Известно, что у млекопитающих существует от 16-18 альфа-единиц до 3-8 бета-единиц, которые действуют в зависимости от их комбинации, а также от физиологического состояния клетки или конкретной ткани.

Рисунок молекулярной структуры белка ITGB3 (интегрин бета 3). Взято и отредактировано: Emw.

Есть несколько белков, которые выполняют адгезивные функции. Однако группа интегринов является наиболее распределенной и взаимодействует со всеми ключевыми белками клеточного матрикса. Интегрины участвуют в фагоцитозе, миграции клеток и заживлении ран и даже хорошо изучены на предмет их участия в метастазировании.

характеристики

Это белки, которые характеризуются механическим соединением клеточного цитоскелета одной клетки с другой и / или с внеклеточным матриксом (во взаимодействии клетка-клетка и / или клетка-матрикс). Биохимически они определяют, произошла ли адгезия, и передают клеточные сигналы, связывающие внеклеточную среду с внутриклеточной в обоих направлениях.

Они работают или функционируют с другими рецепторами, такими как иммуноглобиллины, кадгерин, селектины и синдеканды. Что касается лигандов интегринов, они, среди прочего, состоят из фибронектина, фибриногена, коллагена и витронектина.

Их объединение с лигандами происходит за счет внеклеточных двухвалентных катионов, таких как кальций или магний. Использование того или другого будет зависеть от конкретного интегрина.

Интегрины имеют удлиненную форму, заканчивающуюся шарообразной головкой, которая, согласно наблюдениям электронной микроскопии, выступает из липидного бислоя более чем на 20 нанометров.

Структура

Интегрины - это белки, которые обеспечивают связь между клетками.
Источник: Библиотека изображений Bioscience Community College Беркшир.

Интегрины являются гетеродимерами, то есть они всегда представляют собой молекулы, состоящие из двух белков. Оба белка считаются субъединицами или протомерами и дифференцируются как альфа-субъединицы и бета-субъединицы. Обе субъединицы связаны нековалентно. Они имеют молекулярную массу от 90 до 160 кДа.

Количество альфа- и бета-субъединиц варьируется между различными группами организмов в животном мире. Например, у насекомых, таких как плодовая муха (Drosophyla), имеется 5 альфа и 2 бета-субъединицы, тогда как у нематодных червей рода Caenorhabditis есть 2 альфа и одна бета.

Исследователи предполагают, что у млекопитающих существует фиксированное количество субъединиц и их комбинаций; однако в литературе нет единого мнения относительно этого числа. Например, некоторые упоминают, что существует 18 альфа-субъединиц, 8 бета и 24 комбинации, в то время как другие говорят о 16 альфа и 8 бета для 22 комбинаций.

Каждая субъединица имеет следующую структуру.

Альфа-субъединица

Альфа-субъединица имеет структуру с доменом β-спирали из семи листов или листов, которые образуют голову, доменом бедра, двумя доменами теленка, одним трансмембранным доменом, а также коротким цитоплазматическим хвостом, который не проявляет ферментативной активности или связывание с актином.

В нем представлены цепи примерно с 1000 до 1200 остатков. Он может связывать двухвалентные катионы.

У млекопитающих, интегрины которых были изучены больше всего, альфа-субъединицы могут быть сгруппированы в зависимости от того, содержат ли они вставленный домен (альфа I).

Со вставленным доменом Alpha I

Домен с вставкой альфа I состоит из области из 200 аминокислот. Наличие этого домена в интегринах указывает на то, что они являются рецепторами коллагена и лейкоцитов.

Домен не вставлен

Альфа-интегрины, не имеющие интегрированного домена, подразделяются на 4 подсемейства, которые мы увидим ниже.

PS1

Рецепторы гликопротеинов, также называемые ламининами, жизненно важны для интеграции тканей мышц, почек и кожи.

PS2

Это подсемейство является рецептором аргинилглициласпарагиновой кислоты, также известной как RGD или Arg-Gly-Asp.

PS3

Это подсемейство наблюдалось у беспозвоночных, особенно у насекомых. Хотя о нем мало что известно, существуют исследования, оценивающие его важную роль в функциональной активности гена интегрина лейкоцитов CD11d у людей.

PS4

Это подсемейство известно как группа альфа 4 / альфа 9 и включает субъединицы с такими же названиями.

Указанные субъединицы способны спариваться с субъединицами бета 1 и бета 7. Кроме того, они имеют общие лиганды, очень похожие на альфа-субъединицы, которые представляют встроенный домен альфа I, такие как молекулы адгезии сосудистых клеток, растворимые в крови лиганды, фибриноген и другие. включая даже патогены.

Бета-субъединица

Структурно бета-субъединица состоит из головки, секции, называемой ножкой / ножкой, трансмембранного домена и цитоплазматического хвоста. Головка состоит из домена бета I, который вставлен в гибридный домен, который связывается с доменом плексин-семафор-интегрин, также известным как PSI.

Секция стебля / ножки содержит четыре модуля, одинаковых или очень похожих на богатый цистеином интегрин эпидермального фактора роста и, как уже упоминалось, цитоплазматический хвост. Этот цитоплазматический хвост, как и альфа-субъединица, не обладает ферментативной или актин-связывающей активностью.

Они имеют цепи с числом остатков от 760 до 790 и могут связывать, как и альфа-субъединицы, двухвалентные катионы.

Передача сигналов интегрина в эпителиальных клетках. Взято и отредактировано из K.murphy в английской Википедии.

Характеристики

Интегрины имеют несколько функций, однако в основном они известны тем, что мы увидим ниже.

Прикрепление или сцепление клетки с внеклеточным матриксом

Связь, которая существует между клеткой и внеклеточным матриксом благодаря интегринам, способствует устойчивости клетки к механическому давлению, предотвращая их отрыв от матрицы.

Несколько исследований показывают, что соединение с клеточным матриксом является основным требованием для развития многоклеточных эукариотических организмов.

Миграция клеток - это процесс, в который интегрины вмешиваются путем связывания или связывания с различными субстратами. Благодаря этому они вмешиваются в иммунный ответ и заживление ран.

Передача сигнала от внеклеточного матрикса к клетке

Интегрины участвуют в процессе передачи сигнала. Это означает, что они вмешиваются в получение информации из внеклеточной жидкости, они ее кодируют, а затем в качестве реакции начинается изменение внутриклеточных молекул.

Эта сигнальная трансдукция участвует в большом количестве физиологических процессов, таких как запрограммированное разрушение клеток, дифференцировка клеток, мейоз и митоз (деление клеток), а также рост клеток.

Интегрины и рак

Несколько исследований показывают, что интегрины играют важную роль в развитии опухолей, особенно в метастазировании и ангиогенезе. Примером этого являются, среди прочего, интегрины αVβ3 и α1β1.

Эти интегрины связаны с раком, повышенной терапевтической резистентностью и гематопоэтическими новообразованиями.

Эволюционная перспектива

Эффективная адгезия между клетками для образования тканей была, без сомнения, важнейшей характеристикой, которая должна была присутствовать в эволюционном развитии многоклеточных организмов.

Возникновение семейства интегринов восходит к появлению многоклеточных животных около 600 миллионов лет назад.

Группа животных с гистологическими характеристиками предков - это пористые, обычно называемые морскими губками. У этих животных клеточная адгезия происходит за счет внеклеточного протеогликанового матрикса. Рецепторы, которые связываются с этой матрицей, имеют типичный интегрин-связывающий мотив.

Фактически, в этой группе животных были идентифицированы гены, относящиеся к определенным субъединицам некоторых интегринов.

В ходе эволюции предок многоклеточных животных приобрел интегрин и интегрин-связывающий домен, который со временем сохранился у этой огромной группы животных.

В структурном отношении максимальная сложность интегринов наблюдается в группе позвоночных. Существуют различные интегрины, которых нет у беспозвоночных, с новыми доменами. Действительно, у человека идентифицировано более 24 различных функциональных интегринов, тогда как у плодовой мухи Drosophila melanogaster их всего 5.

Ссылки

1. Интегринзависимая. Клиника Университета Наварры. Восстановлено с cun.es.
2. Присоединение. Атлас гистологии растений и животных. Восстановлено с mmegias.webs.uvigo.es.
3. Б. Альбертс, А. Джонсон, Дж. Льюис и др. (2002). Молекулярная биология клетки. 4-е издание. Нью-Йорк: Наука о гирляндах. Integrins. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
4. Р.Л. Андерсон, Т.В. Оуэнс и Дж. Мэтью (2014). Структурные и механические функции интегринов. Биофизические обзоры.
5. Интегринзависимая. Восстановлено с en.wikipedia.org.
6. Что такое интегрин? MBINFO. Восстановлено с сайта Mechanobio.info.
7. С. Мак Фаррей и Д. Брюс. Роль интегринов в передаче сигналов в клетке. Получено с abcam.com.
8. А.С. Бергхофф, О. Райки, Ф. Винклер, Р. Барч, Дж. Фуртнер, Дж. А. Хайнфелльнер, С. Л. Гудман, М. Веллер, Дж. Шиттенхельм, М. Преуссер (2013). Паттерны инвазии в головной мозг метастазами солидного рака. Нейроонкология.