Ламинин представляет собой белок , который является внеклеточной матрицей базальной мембраны эпителиальных тканей у позвоночных. Этот тип белка обеспечивает поддержку связывания между клетками соединительной ткани, так что они функционируют, связывая и уплотняя их.
Как правило, ламинины отвечают за упорядочение сложной белковой сети, которая составляет внеклеточный матрикс или базальную мембрану тканей. Ламинины обычно связаны с белками, такими как коллаген, протеогликаны, энтактины и гепарансульфаты.
Ламинины и их участие в базальной мембране позвоночных (Источник: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) через Wikimedia Commons)
Эта сложная базальная мембрана, упорядоченная ламининами, разделяет эпителиальные части тканей, то есть каждый внеклеточный матрикс отделяет эндотелий от мезотелия, а внеклеточный матрикс мезотелия отделяет этот слой от эпителия.
Многие исследования показали, что экспрессия мутировавших генов ламинина потенциально смертельна для клетки, поскольку они также отвечают за регулирование почти всех сложных взаимодействий, происходящих внутри базальной мембраны.
У всех позвоночных существует большое разнообразие семейств ламининов. Они различаются по составу, форме, функциям и происхождению. У одного и того же человека в разных тканях могут быть обнаружены разные ламинины, каждый из которых адаптирован к среде ткани, которая его экспрессирует.
Характеристики ламининов
Мономеры или звенья ламинина состоят из гетеротримеров трех различных цепей гликопротеинов. Эти белки содержат множество различных доменов (мультидоменов) и являются важной частью раннего эмбрионального развития тканей.
Обычная форма ламининов - это своего рода «крест» или «Y», хотя некоторые из них имеют форму длинной перемычки с четырьмя ветвями. Это небольшое изменение позволяет каждому типу ламинина регулировать правильную интеграцию из любого положения в ткани.
Ламинины имеют высокую молекулярную массу, которая может варьироваться в зависимости от типа ламинина от 140 до 1000 кДа.
В общем, каждая базальная мембрана имеет внутри один или несколько различных типов ламининов, и некоторые ученые предполагают, что ламинины определяют большую часть физиологической функции базальных мембран ткани, в которой они находятся.
У позвоночных животных было обнаружено по крайней мере 15 различных типов ламининов, классифицированных в одно семейство, поскольку они образованы из одних и тех же тримеров, но с разными комбинациями. У беспозвоночных животных обнаружено от 1 до 2 различных тримеров.
Текущие исследования предполагают, что ламинины у всех позвоночных животных возникли в результате дифференциации ортологичных генов, то есть все гены, кодирующие ламинины, имеют общее происхождение от беспозвоночных животных.
Структура
Несмотря на большое количество функций, которые регулируют ламинины, они имеют довольно простую структуру, которая по большей части сохраняется среди различных известных типов.
Каждый ламинин состоит из трех различных цепочек, переплетенных друг с другом, образуя своего рода «переплетенные волокна». Каждая из трех цепочек обозначается как альфа (α), бета (β) и гамма (γ).
Образование тримера каждого ламинина зависит от объединения С-концевой области каждой из его цепей. Внутри каждой молекулы эти цепи соединены пептидными связями и тремя дисульфидными мостиками, которые придают структуре большую механическую прочность.
Схематическая диаграмма структуры ламинина (Источник: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) через Wikimedia Commons)
Наблюдения, сделанные с помощью электронной микроскопии типичных мономеров ламинина, детально показали, что структура представляет собой своего рода асимметричный крест, который имеет длинное плечо примерно 77 нм (нанометров), характеризующееся заметной глобулярной формой на одном из его концов.
Кроме того, наблюдаются три коротких плеча, два примерно 34 нм и одно примерно 48 нм. Каждое плечо оканчивается шаровидным концом, похожим на конец основной цепи, но меньшего размера.
Различие между разными типами ламининов в основном связано с различиями в α-цепях, которые могут сворачиваться по крайней мере тремя различными способами; хотя в настоящее время выявлены вариации для всех цепочек:
- 5 различных вариаций или цепочек ламинина α
- 3 варианта β-цепей
- 3 варианта для γ-цепей
Характеристики
Наиболее важная и обычно изучаемая функция ламининов - это взаимодействие с рецепторами, которые закрепляются на клеточных мембранах клеток, прилегающих к базальным мембранам, где они находятся.
Это взаимодействие заставляет эти белки участвовать в регуляции множественной клеточной активности и сигнальных путей. Следует отметить, что их функции зависят от их взаимодействия со специфическими рецепторами на поверхности клетки (многие из мембранных рецепторов в настоящее время классифицируются по их способности связываться с ламининами).
Интегрины - это рецепторы, которые взаимодействуют с ламининами, а рецепторы «не-интегринов» - это рецепторы, которые не обладают способностью связываться с этими белками. Большинство рецепторов «неинтегринового» типа представляют собой протеогликаны, некоторые дистрогликаны или синдеканы.
Созревание тканей органов тела происходит с заменой ранних ламининов, которые изначально располагались в базальной мембране тканей, составляющих ювенильные органы.
Среди ламининов наиболее изученным типом является ламинин-1, который напрямую связан с ростом аксонов практически любого типа нейрона в условиях in vitro, поскольку они регулируют движение «конуса роста» в поверхность нейронов.
Номенклатура и виды
Биохимики считают, что семейство ламининов - это очень большое семейство белков, о некоторых членах которого все еще известно. Однако современные инструменты позволят в короткие сроки увидеть новые типы ламининов.
Каждый из таких белков обозначен номером, начиная с 1, заканчивая номером 15 (ламинин-1, ламинин-2 … ламинин-15).
Также используется другой тип номенклатуры, который указывает тип цепи, которую имеет каждый ламинин. Например, ламинин-11 состоит из цепи альфа (α) -5, цепи бета (β) -2 и цепи гамма (γ) -1, поэтому его можно назвать ламинином-521.
Кроме того, каждый ламинин классифицируется в соответствии с функцией, с которой он связан, а также в соответствии с конкретной тканью тела, в которой он участвует. Вот некоторые примеры ламининов:
- Lamina-1: участвует в развитии эпителия
- Ламинин-2: участвует в миогенном развитии всех тканей, периферической нервной системы и матрикса клубочков.
- Пластинка-3: участвует в соединениях мио-сухожилий
- Lamina-4: работает в нервно-мышечных соединениях и в мезангиальном матриксе клубочков.
- Ламинин-5, 6 и 7: они действуют преимущественно на эпидермальные ткани.
Ссылки
- Майнер, Дж. Х., и Юрченко, П. Д. (2004). Ламинин участвует в морфогенезе тканей. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 20, 255-284.
- Расмуссен, ДГК, и Карсдал, Массачусетс (2016). Ламининами. В биохимии коллагенов, ламининов и эластина (стр. 163-196). Академическая пресса.
- Сасаки Т., Фесслер Р. и Хоэнестер Э. (2004). Ламинин: ключ к сборке базальной мембраны. Журнал клеточной биологии, 164 (7), 959-963.
- Timpl, R., Engel, J., & Martin, GR (1983). Ламинин - многофункциональный белок базальных мембран. Тенденции в биохимических науках, 8 (6), 207-209.
- Timpl, R., Rohde, H., Robey, PG, Rennard, SI, Foidart, JM, & Martin, GR (1979). Ламинин - гликопротеин из базальных мембран. Журнал биологической химии, 254 (19), 9933-9937.
- Трюггвасон, К. (1993). Семейство ламининов. Текущее мнение в клеточной биологии, 5 (5), 877-882.