Белки клеточной адгезии межклеточного вещества (внеклеточного матрикса)

Большинство белков клеточной адгезии, также называемых молекулами клеточной адгезии, классифицируют на четыре основных семейства: Ig, кадгерины, интегрины и селектины. Эти белки функционируют как трансмембранные рецепторы, но иногда хранятся в цитоплазме. Будучи рецепторами, белки клеточной адгезии могут связываться с однотипными или разными молекулами других клеток, обеспечивая гомотипическое взаимодействие (между однотипными клетками) или гетеротипическое взаимодействие (между разными типами клеток).

Селектины были обсуждены в контексте лейкоцит-эндотелиальных взаимодействий в отдельной статье (рекомендуем пользоваться формой поиска выше). Интегрины связываются с белками внеклеточного матрикса (ВКМ), такими как фибронектин, ламинин и остеопонтин, обеспечивая соединение между клетками и внеклеточным матриксом (ВКМ), а также с белками клеточной адгезии других клеток, образуя межклеточное взаимодействие. Фибронектин — крупный белок, который связывается со многими молекулами, например коллагеном, фибрином, протеогликанами и поверхностными клеточными рецепторами. Фибронектин состоит из двух гликопротеиновых цепей, скрепленных дисульфидными мостиками.

РНК фибронектина имеет две сплай-синговые формы — тканевый фибронектин и фибронектин плазмы. Последний связывается с фибрином, способствуя стабилизации кровяного сгустка, заполняющего раневой дефект, и выступает в качестве субстрата для образования внеклеточного матрикса (ВКМ) и формирования временного матрикса при заживлении ран. Ламинин — наиболее распространенный гликопротеин базальной мембраны, который имеет домены для связи с внеклеточным матриксом (ВКМ) и поверхностными рецепторами клетки. В базальной мембране полимеры ламинина и коллагена типа IV формируют тесно связанные сети. Ламинин также может быть посредником в прикреплении клеток к соединительной ткани субстрата.

Кадгерины и интегрины связывают поверхность клетки с цитоскелетом путем соединения актина и промежуточных филаментов. Эти связи, особенно в случае интегринов, обеспечивают передачу механической силы и активацию внутриклеточных сигнальных путей, которые отвечают на приложение силы. Связывание лигандов с интегринами приводит к объединению рецепторов клеточной мембраны и формированию фокальных комплексов адгезии. К белкам цитоскелета, расположенным по соседству с интегринами в фокальных комплексах адгезии, относятся винкулин, талин, паксиллин, а-актин. Комплексы интегрин-цитоскелет функционируют как активированные рецепторы и запускают ряд сигнальных путей (протеинкиназы С, МАРК и PI3K), которые также активируются факторами роста.

Речь идет не только о функциональном перекрытии между интегриновыми рецепторами и рецепторами факторов роста, но и об их взаимодействии в передаче клетке сигналов окружающей среды, которые регулируют пролиферацию, апоптоз и дифференцировку.

Кальций-зависимые гликопротеины клеточной адгезии были названы кадгеринами. Это семейство включает почти 90 членов, которые участвуют во взаимодействиях между клетками одного типа. Эти взаимодействия обеспечивают связь плазматических мембран соседних клеток, формируя два типа клеточных соединений:

(1) пояски сцепления — небольшие точечные соединения, расположенные вблизи апикальной поверхности эпителиальных клеток;

(2) десмосомы — более сильные и широкие переходы, присутствующие в эпителиальных и мышечных клетках. Миграция кератиноцитов при реэпителизации кожных ран зависит от формирования десмосомальных соединений. Связь кадгеринов с цитоскелетом осуществляется с помощью двух классов катенинов. b-катенин связывает кадгерины с а-катенином, который, в свою очередь, взаимодействует с актином.

Так формируется связь с цитоскелетом. Межклеточное взаимодействие, опосредованное кадгеринами и катенинами, играет основную роль в регуляции миграции, пролиферации и дифференцировке клеток. Также кадгерины и катенины отвечают за ингибирование пролиферации клеток, когда при культивировании нормальные клетки контактируют друг с другом («контактное торможение»). Сниженная функция Е-кадгерина влияет на развитие определенных форм рака молочной железы и желудка. Как уже было отмечено, свободный b-катенин действует независимо от кадгеринов в сигнальном пути WNT, участвующем в поддержании гомеостаза и регенерации стволовых клеток.

Мутации и изменения экспрессии сигнального пути WNT/b-катенина являются причинами развития злокачественных опухолей, особенно рака ЖКТ и печени.

В дополнение к основным семействам белков клеточной адгезии стоит отметить некоторые другие секреторные белки клеточной адгезии из-за их возможного участия в патологических процессах:
(1) остеонектин (также известный как SPARC — секретируемый кислый белок, обогащенный цистеином), участвующий в ремоделировании ткани в ответ на повреждение и действующий как ингибитор ангиогенеза;
(2) тромбоспондины — семейство крупных многофункциональных белков, некоторые из которых, как и остеонектин, также подавляют ангиогенез;
(3) остеопонтин — гликопротеин, регулирующий кальцификацию; является посредником миграции лейкоцитов, участвующих в воспалении, ремоделировании сосудов и фиброзе в различных органах;
(4) тенасцины — семейство, состоящее из больших мультимерных белков, участвующих в морфогенезе и клеточной адгезии.

Компоненты межклеточного вещества - внеклеточного матрикса, ВКМ
Основные компоненты внеклеточного матрикса (ВКМ): волокнистые структурные белки (коллагены и эластины); адгезивные гликопротеины; протеогликаны и гиалуронан.
Взаимодействие как эпителиальных, так и мезенхимальных клеток (например, фибробластов) с ВКМ осуществляется через интегрины.
Базальная мембрана и интерстициальный матрикс имеют различную структуру и общий состав, хотя существует некоторая общность их компонентов.
Для упрощения рисунка многие компоненты ВКМ (например, эластин, фибриллин, гиалуронан и синдекан) не показаны.

- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Гликозаминогликаны и протеогликаны межклеточного вещества (внеклеточного матрикса)"

Оглавление темы "Патофизиология заживления тканей":
  1. Эластин и фибриллин межклеточного вещества (внеклеточного матрикса)
  2. Белки клеточной адгезии межклеточного вещества (внеклеточного матрикса)
  3. Гликозаминогликаны и протеогликаны межклеточного вещества (внеклеточного матрикса)
  4. Этапы заживления ткани путем репарации
  5. Механизмы ангиогенеза в тканях и ее типы
  6. Сосудистый фактор роста и рецепторы в регуляции ангиогенеза
  7. Участие белков межклеточного вещества в регуляции ангиогенеза
  8. Этапы заживления кожной раны
  9. Факторы влияющие на скорость заживления раны
  10. Причины нарушений заживления раны (репарации)

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: