adhezi Buněk
adheze Buněk je proces, při kterém buňky v interakci s konkrétní molekuly na povrchu buňky a připojit k sousední buňky. Tento proces může dojít prostřednictvím přímých nebo nepřímých interakcí mezi buněčnými povrchy, kde buňky připojit k okolní extracelulární matrix, který obsahuje molekuly uvolněné buňky do prostoru mezi buňkami. K adhezi buněk dochází, když molekula buněčné adheze (CAM) interaguje s transmembránovým proteinem umístěným na povrchu buňky. Adheze buněk spojuje buňky různými způsoby a může se podílet na přenosu signálu, aby buňky mohly detekovat a reagovat na změny v okolním prostředí. Mezi další buněčné procesy regulované adhezí buněk patří migrace buněk a vývoj tkání v mnohobuněčných organismech. Změny adheze buněk mohou narušit důležité buněčné procesy a vést k řadě onemocnění, včetně rakoviny a artritidy. Adheze buněk je také nezbytná pro onemocnění způsobená infekčními organismy, jako jsou bakterie nebo viry.
Obrázek 1. Schéma buněčné adheze
Klasifikace
Kamery jsou rozděleny do čtyř hlavních rodin: integrins, imunoglobulin (Ig) nadčeleď, cadherinu a selectins. Každá z těchto adhezních molekul má jinou funkci a rozpoznává jiný ligand. Kadheriny a imunoglobuliny jsou homotypové vačky, protože se váží přímo na stejný typ vačky na jiné buňce, zatímco integriny a selektiny jsou heterologní vačky, které se vážou na různé typy vačky. Defekty adheze buněk jsou často připisovány defektům exprese CAMs. V mnohobuněčných organismech vazba mezi vačkami způsobuje, že se buňky navzájem přilnou a vytvoří strukturu zvanou buněčná křižovatka.
Podle jejich funkcí, buněčné spoje mohou být klasifikovány jako:
Kotvení spoje (adherens junctions, desmozomy a hemidesmosomes), které udržují buňky spolu a posiluje kontakt mezi buňkami.
uzavírá křižovatky (těsné křižovatky), které utěsňují mezery mezi buňkami kontaktem buňka-buňka a vytvářejí voděodolnou bariéru pro difúzi.
Kanál tvořící spoje (gap junctions), které spojuje protoplazmy sousedních buněk umožňující transport molekul se vyskytují mezi buňkami.
signal-relaying junctions, což mohou být synapse v systému.
Alternativně, buněčné spoje lze rozdělit do 2 hlavních odrůd v souladu s tím, co interaguje s buněčnou: cell–cell junctions, v hlavní zprostředkovat tím, cadherins, a buňka–matrix křižovatkách, v hlavní zprostředkovat tím, integrins.
Obrázek 2. Přehledový diagram různých typů buněčných spojů přítomných v epiteliálních buňkách, včetně buněčných spojů a buněčných maticových spojů.
strukturální charakteristiky buněčných adhezních proteinů
buněčné adhezní proteiny jsou obvykle glykoproteiny, které zprostředkovávají rozpoznávání buněčné a buněčné extracelulární matrice na extracelulárním povrchu. Většina buněčných adhezních molekul má podobné konformace ve svých adhezivních doménách. Například: adhezivní domény kadherinu, imunoglobulinu, fibronektinu typu III a EGF jsou převážně struktury β-listů. Společným motivem účastní buněčné adheze je řecký klíč barel struktura obsahující jeden nebo dva anti-paralelních β sendviče.
Ig-like domény jsou hlavní třídou řeckých klíčových domén. Mají sekvenční podobnosti s proměnnou nebo konstantní doménou protilátek obsahujících sedm až devět antiparalelních β řetězců. Anti-paralelní P listy tvoří 3-D β-barel. Domény podobné Ig jsou stabilizovány hydrofobními jádrovými a disulfidovými vazbami. Jsou rozděleny do dvou hlavních sad: ig C-like a Ig V-like domén.
funkčně související strukturní charakteristiky buněčných adhezních proteinů
buněčné adhezní proteiny mají funkční rozmanitost. Interakce buněčných adhezních molekul může být homofilní nebo heterofilní interakce protein-protein nebo interakce protein-uhlohydrát. Strukturální změny molekul adheze buněk často souvisejí s jejich funkčními vlastnostmi.
Homofilní Interakce Protein-Protein.
například kadheriny jsou transmembránové Ca2 + – dependentní homofilní adhezní molekuly. Kadheriny jsou zodpovědné za udržování spojení mezi podobnými buňkami v tkáních. Adheze mezi buňkami je zprostředkována N-terminální doménou kadherinů. Obsahuje pět podobných extracelulárních domén EC1 až EC5. Rentgenové krystalografické studie v N-cadherin ukázal, že ES1 domény tvoří dimer, ve kterém monomery jsou orientovány paralelně s jejich adhezní vazba povrchové směřující ven z plazmatické membrány. Na monomerní jednotky ES1 domén komunikovat s navzájem antiparalelní způsobem, pomocí jejich lepicí závazné povrchů a tvoří β-barel struktury. Domnělý rozhraní interakce bylo navrženo, aby mají jak hydrofobní a polární/nabitá znak, který napodobuje rozhraní interakce imunoglobulinů domén s jedním další v Ig nadčeleď.
Heterofilní Interakce Protein-Protein.
například vazba integrinů na různé receptory buněčného povrchu a ligandy extracelulární matrice je hlavní třídou heterofilní interakce protein-protein v buněčných adhezních systémech. Po vazbě na rozpustný fibrinogen se integrin aIIbß3 převede na vazebný stav s vysokou afinitou. Konformační změny integrinu indukované vazbou ligandu jsou v tomto případě kritické pro jeho adhezivní aktivitu. Vazba T-cell receptor může také modulují vazebnou afinitu pro integrin, leukocytů funkce spojené antigenu – 1 (LFA-1), jeho receptory, jako jsou ICAM-l nebo ICAM-2 (mezibuněčnou buněčnou adhezní molekulou). Vazba ICAM-l může dále indukovat konformační změny LFA-1. Adhezivní vazebné místo proteinu je umístěno v C-terminálu LFA-l na základě rentgenové krystalografické studie.Tripeptid, kyselina arginin-glycin-asparagová (RGD), je společným motivem vazby integrinového ligandu. Například modul fibronektinu vázajícího ligand typu III má řeckou strukturu klíčového hlavně, jehož motiv RGD, umístěný na vrcholu smyčky spojující řetězce F A G β, zprostředkovává adhezi. Rovnání RGD-smyčky do více lineární kolísavé konformaci v rozvíjející se snižuje dostupnost smyčka na povrchu vázány integrins, a proto snižuje afinitu a selektivitu vazby.
Interakce Protein-Sacharid.
selektiny jsou důležité při interakci lymfocytů a neutrofilů s vaskulárním endotelem. Selektiny jsou adhezní molekuly, které se vážou na sacharidy. Dosud neexistují žádné přímé strukturální údaje o vazbě selektinů na sacharidy. Selektiny vážou sacharidy s nízkou afinitou a mají velmi rychlé zapínání a vypínání.