INTEGRINY: CHARAKTERYSTYKA, BUDOWA I FUNKCJE - BIOLOGIA - 2025

Do integryn duża grupa lub rodzina białek, prawdopodobnie unikalny powierzchni komórek zwierząt. Stanowią one główny zasób komórek do utrzymania interakcji (w postaci adhezji) z innymi komórkami i macierzą komórkową.

Jego struktura składa się z dwóch podjednostek zwanych alfa i beta. Wiadomo, że u ssaków występuje od 16 do 18 jednostek alfa i od 3 do 8 jednostek beta, które będą działać w zależności od ich kombinacji, a także od stanu fizjologicznego komórki lub określonej tkanki.

Rysunek struktury molekularnej białka ITGB3 (integryna beta 3). Zrobione i zredagowane przez: Emw.

Istnieje kilka białek, które mają funkcje adhezyjne. Jednak grupa integryn jest tą, która jest najbardziej rozproszona i oddziałuje ze wszystkimi kluczowymi białkami macierzy komórkowej. Integryny uczestniczą w fagocytozie, migracji komórek i gojeniu ran, a nawet są wysoce badane pod kątem ich udziału w przerzutach.

cechy

Są to białka, które charakteryzują się mechanicznym łączeniem cytoszkieletu komórkowego jednej komórki z drugą i / lub z macierzą zewnątrzkomórkową (w interakcji komórka-komórka i / lub komórka-macierz). Biochemicznie wykrywają, czy nastąpiła adhezja, i przekazują sygnały komórkowe łączące środowisko zewnątrzkomórkowe ze środowiskiem wewnątrzkomórkowym, w obu kierunkach.

Działają lub działają z innymi receptorami, takimi jak immunoglobuliny, kadheryna, selektyny i syndekandy. Jeśli chodzi o ligandy integryn, są to między innymi fibronektyna, fibrynogen, kolagen i witronektyna.

Połączenie ich z ich ligandami jest spowodowane przez zewnątrzkomórkowe dwuwartościowe kationy, takie jak wapń lub magnez. Użycie jednej lub drugiej zależy od konkretnej integryny.

Integryny mają wydłużony kształt zakończony główką w kształcie balonu, która według obserwacji mikroskopu elektronowego wystaje ponad 20 nanometrów z dwuwarstwy lipidowej.

Struktura

Integriny to białka umożliwiające komunikację między komórkami.
Źródło: Biblioteka obrazów Berkshire Community College Bioscience

Integryny są heterodimerami, to znaczy są cząsteczkami składającymi się zawsze z dwóch białek. Oba białka są uważane za podjednostki lub protomery i są zróżnicowane jako podjednostki alfa i podjednostki beta. Obie podjednostki są połączone niekowalencyjnie. Mają masę cząsteczkową od 90 do 160 kDa.

Liczba podjednostek alfa i beta różni się w zależności od różnych grup organizmów w królestwie zwierząt. Na przykład u owadów, takich jak muszka owocowa (Drosophyla), występuje 5 podjednostek alfa i 2 podjednostki beta, podczas gdy u nicieni z rodzaju Caenorhabditis występują 2 alfa i jedna beta.

U ssaków naukowcy sugerują, że istnieje ustalona liczba podjednostek i ich kombinacji; jednak w literaturze nie ma zgody co do tej liczby. Na przykład niektórzy wspominają, że istnieje 18 podjednostek alfa, 8 kombinacji beta i 24, podczas gdy inni mówią o 16 alfa i 8 beta dla 22 kombinacji.

Każda podjednostka ma następującą strukturę.

Podjednostka alfa

Podjednostka alfa ma strukturę z domeną β-helisy składającą się z siedmiu warstw lub warstw, które tworzą głowę, domenę w udach, dwie domeny łydki, pojedynczą domenę transbłonową, a także krótki cytoplazmatyczny ogon, który nie wykazuje aktywności enzymatycznej lub wiązanie z aktyną.

Przedstawia łańcuchy z około 1000 do 1200 pozostałości. Może wiązać dwuwartościowe kationy.

U ssaków, gdzie integryny były badane najczęściej, podjednostki alfa można pogrupować według tego, czy zawierają wstawioną domenę (alfa I).

Z wstawioną domeną Alpha I

Domena wstawiona alfa I składa się z regionu 200 aminokwasów. Obecność tej domeny w integrynach wskazuje, że są one receptorami dla kolagenu i leukocytów.

Nie wstawiono domeny

Integryny alfa, które nie mają domeny zintegrowanej, są podzielone na 4 podrodziny, które zobaczymy poniżej.

PS1

Receptory glikoprotein, zwane również lamininami, są niezbędne do integracji tkanek mięśni, nerek i skóry.

PS2

Ta podrodzina jest receptorem kwasu arginyloglicyloasparaginowego, znanego również jako RGD lub Arg-Gly-Asp.

PS3

Tę podrodzinę zaobserwowano u bezkręgowców, zwłaszcza owadów. Chociaż niewiele o nim wiadomo, istnieją badania oceniające jego istotną rolę w funkcjonalnej aktywności genu integryny leukocytów CD11d u ludzi.

PS4

Ta podrodzina jest znana jako grupa alfa 4 / alfa 9 i obejmuje podjednostki o tych samych nazwach.

Wymienione podjednostki są zdolne do parowania z podjednostkami beta 1 i beta 7. Ponadto mają one wspólne ligandy bardzo podobne do podjednostek alfa, które zawierają wstawioną domenę alfa I, takie jak cząsteczki adhezyjne komórek naczyniowych, ligandy rozpuszczalne we krwi, fibrynogen i inne. w tym nawet patogeny.

Podjednostka Beta

Strukturalnie podjednostka beta składa się z głowy, części zwanej łodygą / nogą, domeny transbłonowej i cytoplazmatycznego ogona. Głowa składa się z domeny beta I, która jest wstawiona do domeny hybrydowej, która wiąże się z domeną pleksyna-semafor-integryna, znaną również jako PSI.

Sekcja łodygi / nogi zawiera cztery moduły równe lub bardzo podobne do bogatego w cysteinę integrynowego czynnika wzrostu naskórka oraz, jak już wspomniano, cytoplazmatyczny ogon. Ten cytoplazmatyczny ogon, podobnie jak w podjednostce alfa, nie ma aktywności enzymatycznej ani wiązania aktyny.

Mają łańcuchy z liczbą reszt od 760 do 790 i mogą wiązać, podobnie jak podjednostki alfa, dwuwartościowe kationy.

Sygnalizacja integryny w komórkach nabłonka. Zrobione i zredagowane z K.murphy w angielskiej Wikipedii.

cechy

Integriny pełnią wiele funkcji, jednak głównie znane są one z tych, które zobaczymy poniżej.

Przyłączenie lub sprzężenie komórki z macierzą zewnątrzkomórkową

Połączenie, które istnieje między komórką a macierzą zewnątrzkomórkową dzięki integrynom, sprzyja odporności komórki na napór mechaniczny, zapobiegając jej wyrwaniu z macierzy.

Kilka badań sugeruje, że sprzężenie z macierzą komórkową jest podstawowym warunkiem rozwoju wielokomórkowych organizmów eukariotycznych.

Migracja komórek to proces, w którym integryny interweniują poprzez wiązanie lub sprzęganie z różnymi substratami. Dzięki temu ingerują w odpowiedź immunologiczną i gojenie się ran.

Przekazywanie sygnału z macierzy zewnątrzkomórkowej do komórki

Integriny uczestniczą w procesie przekazywania sygnału. Oznacza to, że interweniują w odbiorze informacji z płynu pozakomórkowego, kodują je, a następnie w odpowiedzi rozpoczyna się zmiana cząsteczek wewnątrzkomórkowych.

Ta transdukcja sygnału bierze udział w wielu procesach fizjologicznych, takich jak między innymi programowane niszczenie komórek, różnicowanie komórek, mejoza i mitoza (podział komórek) oraz wzrost komórek.

Integriny i rak

Kilka badań pokazuje, że integryny odgrywają ważną rolę w rozwoju nowotworu, zwłaszcza w przerzutach i angiogenezie. Przykładem tego są między innymi integryny αVβ3 i α1β1.

Te integryny są związane ze wzrostem raka, zwiększoną opornością terapeutyczną i nowotworami krwiotwórczymi.

Perspektywa ewolucyjna

Skuteczna adhezja między komórkami w celu utworzenia tkanek była bez wątpienia kluczową cechą, która musiała być obecna w ewolucyjnym rozwoju organizmów wielokomórkowych.

Pojawienie się rodziny integryn zostało przypisane pojawieniu się metazoansów około 600 milionów lat temu.

Grupa zwierząt o cechach histologicznych przodków to porowate, powszechnie nazywane gąbkami morskimi. U tych zwierząt adhezja komórek zachodzi przez zewnątrzkomórkową macierz proteoglikanową. Receptory, które wiążą się z tą macierzą, posiadają typowy motyw wiążący integryny.

W rzeczywistości w tej grupie zwierząt zidentyfikowano geny związane z określonymi podjednostkami niektórych integryn.

W toku ewolucji przodek metazoansów nabył integrynę i domenę wiążącą integrynę, która z biegiem czasu została zachowana w tej ogromnej grupie zwierząt.

Strukturalnie maksymalną złożoność integryn obserwuje się w grupie kręgowców. Istnieją różne integryny, które nie występują u bezkręgowców, z nowymi domenami. Rzeczywiście, u ludzi zidentyfikowano ponad 24 różne funkcjonalne integryny - podczas gdy u muszki owocowej Drosophila melanogaster jest ich tylko 5.

Bibliografia

1. Integrin. Klinika Uniwersytetu Navarra. Odzyskany z cun.es.
2. Przystąpienie. Atlas histologii roślin i zwierząt. Odzyskany z mmegias.webs.uvigo.es.
3. B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, i in. (2002). Biologia molekularna komórki. Wydanie 4. Nowy Jork: Garland Science. Integrins. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.
4. RL Anderson, TW Owens & J. Matthew (2014). Strukturalne i mechaniczne funkcje całek. Recenzje biofizyczne.
5. Integrin. Odzyskany z en.wikipedia.org.
6. Co to jest integryna? MBINFO. Odzyskany z mechanobio.info.
7. S. Mac Fhearraigh & D. Bruce. Rola integryn w sygnalizacji komórkowej. Odzyskany z abcam.com.
8. AS Berghoff, O. Rajky, F. Winkler, R. Bartsch, J. Furtner, JA Hainfellner, SL Goodman, M. Weller, J. Schittenhelm, M. Preusser (2013). Wzorce inwazji w przerzutach raka litego do mózgu. Neuro Oncology.