Laminina jest białkiem, które jest zewnątrzkomórkowej błonie podstawnej tkanek nabłonkowych kręgowców. Ten typ białka zapewnia wiązanie między komórkami tkanki łącznej, dzięki czemu działają one w ich kohezji i zagęszczeniu.
Ogólnie rzecz biorąc, lamininy są odpowiedzialne za uporządkowanie skomplikowanej sieci białek, które tworzą macierz zewnątrzkomórkową lub błonę podstawną tkanek. Lamininy są zwykle związane z białkami, takimi jak kolagen, proteoglikany, entaktyny i siarczany heparanu.
Lamininy i ich udział w błonie podstawnej kręgowców (źródło: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) przez Wikimedia Commons)
Ta skomplikowana błona podstawna, uporządkowana przez lamininy, oddziela nabłonkowe części tkanek, to znaczy każda macierz zewnątrzkomórkowa oddziela śródbłonek od mezotelium, a zewnątrzkomórkowa macierz międzybłonka oddziela tę warstwę od nabłonka.
Wiele badań wykazało, że ekspresja zmutowanych genów lamininy jest potencjalnie śmiertelna dla komórki, ponieważ są one również odpowiedzialne za regulację prawie wszystkich złożonych interakcji zachodzących w błonie podstawnej.
U wszystkich kręgowców występuje ogromna różnorodność rodzin lamininowych. Różnią się one składem, formą, funkcją i pochodzeniem. U tej samej osoby, w różnych tkankach, można znaleźć różne lamininy, z których każda jest dostosowana do środowiska tkanki, która ją wyraża.
Charakterystyka laminin
Monomery lub jednostki lamininy składają się z heterotrimeru trzech różnych łańcuchów glikoprotein. Białka te zawierają wiele różnych domen (multidomen) i są zasadniczą częścią wczesnego embrionalnego rozwoju tkanek.
Typowy kształt laminin to rodzaj „krzyża” lub „Y”, chociaż niektóre mają kształt długiego pręta z czterema odgałęzieniami. Ta niewielka zmienność pozwala każdemu typowi lamininy regulować właściwą integrację z dowolnego miejsca w tkance.
Lamininy mają wysoką masę cząsteczkową, która może zmieniać się w zależności od rodzaju lamininy, od 140 do 1000 kDa.
Ogólnie rzecz biorąc, każda błona podstawna zawiera jeden lub więcej różnych typów laminin, a niektórzy naukowcy sugerują, że lamininy określają dużą część fizjologicznej funkcji błon podstawnych tkanki, w której się znajdują.
U kręgowców znaleziono co najmniej 15 różnych typów laminin, sklasyfikowanych w rodzinie, ponieważ są one utworzone z tych samych trymerów, ale z różnymi kombinacjami. U zwierząt bezkręgowych znaleziono od 1 do 2 różnych trymerów.
Obecne badania sugerują, że lamininy wszystkich kręgowców powstały w wyniku różnicowania genów ortologicznych, to znaczy wszystkie geny kodujące lamininy mają wspólne pochodzenie od zwierząt bezkręgowych.
Struktura
Pomimo dużej liczby funkcji, które regulują lamininy, mają one dość prostą strukturę, która w większości jest zachowana wśród różnych znanych typów.
Każda laminina składa się z trzech różnych łańcuchów przeplatanych ze sobą, tworząc rodzaj „przeplatanego włókna”. Każdy z trzech łańcuchów jest oznaczony jako alfa (α), beta (β) i gamma (γ).
Tworzenie trimeru każdej lamininy zależy od połączenia regionu C-końcowego każdego z jej łańcuchów. Wewnątrz każdej cząsteczki łańcuchy te są połączone wiązaniami peptydowymi i trzema mostkami dwusiarczkowymi, które nadają strukturze dużą wytrzymałość mechaniczną.
Schematyczny diagram struktury lamininy (źródło: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)
Obserwacje wykonane za pomocą mikroskopii elektronowej typowych monomerów lamininy wykazały, że struktura jest rodzajem asymetrycznego krzyża, który ma długie ramię o długości około 77 nm (nanometrów), charakteryzujące się wyraźnym kulistym kształtem na jednym z jego końców.
Ponadto obserwuje się trzy krótkie ramiona, dwa przy około 34 nm i jedno przy około 48 nm. Każde ramię kończy się kulistym końcem, podobnym do głównego łańcucha, ale mniejszym.
Różnica między różnymi typami laminin wynika głównie z różnic w łańcuchach α, które mogą się zwijać na co najmniej trzy różne sposoby; chociaż obecnie zidentyfikowano różnice dla wszystkich sieci:
- 5 różnych odmian lub łańcuchów lamininy α
- 3 odmiany łańcuchów β
- 3 warianty łańcuchów γ
cechy
Najważniejszą i najczęściej badaną funkcją laminin jest interakcja z receptorami, które zakotwiczają się na błonach komórkowych komórek sąsiadujących z błonami podstawnymi, w których się znajdują.
Ta interakcja powoduje, że białka te biorą udział w regulacji wielu czynności komórkowych i szlaków sygnałowych. Należy wspomnieć, że ich funkcje zależą od ich interakcji z określonymi receptorami na powierzchni komórki (wiele receptorów błonowych jest obecnie klasyfikowanych według ich zdolności do wiązania się z lamininami).
Integriny to receptory, które oddziałują z lamininami, a receptory „nieintegrynowe” to te, które nie mają zdolności wiązania się z tymi białkami. Większość receptorów typu „nieintegrynowego” to proteoglikany, niektóre dystroglikany lub syndekany.
Dojrzewanie tkanek narządów ciała następuje po zastąpieniu wczesnych laminin, które początkowo znajdowały się w błonie podstawnej tkanek tworzących narządy młodzieńcze.
Spośród laminin najczęściej badanym typem jest laminina-1, która jest bezpośrednio związana ze wzrostem aksonów praktycznie każdego typu neuronu w warunkach in vitro, ponieważ regulują one ruch „stożka wzrostu” w powierzchni neuronów.
Nazewnictwo i typy
Biochemicy uważają rodzinę laminin za bardzo dużą rodzinę białek, z której niewielu jej członków jest nadal znanych. Jednak nowoczesne narzędzia pozwolą dostrzec nowe typy laminin w krótkim czasie.
Każde z takich białek jest identyfikowane liczbą, zaczynając od 1, kończąc numerację na 15 (laminina-1, laminina-2… laminina-15).
Stosowany jest również inny rodzaj nomenklatury, który wskazuje typ łańcucha, który ma każda laminina. Na przykład laminina-11 składa się z łańcucha alfa (α) -5, łańcucha beta (β) -2 i łańcucha gamma (γ) -1, więc można ją nazwać lamininą-521.
Ponadto każda laminina jest klasyfikowana zgodnie z funkcją, z którą jest związana, a także według określonej tkanki ciała, w której uczestniczy. Oto kilka przykładów laminin:
- Lamina-1: zaangażowana w rozwój nabłonka
- Laminina-2: bierze udział w miogennym rozwoju wszystkich tkanek, obwodowego układu nerwowego i macierzy kłębuszków.
- Lamina-3: uczestniczy w połączeniach mięśniowo-ścięgnistych
- Lamina-4: działa w połączeniach nerwowo-mięśniowych i mezangialnej macierzy kłębuszków
- Laminina-5, 6 i 7: działają preferencyjnie na tkanki naskórka.
Bibliografia
- Miner, JH i Yurchenco, PD (2004). Funkcje lamininy w morfogenezie tkanek. Annu. Rev. Celi Dev. Biol., 20, 255-284.
- Rasmussen, DGK i Karsdal, MA (2016). Lamininy. W Biochemistry of Collagens, Laminins and Elastyna (str. 163-196). Academic Press.
- Sasaki, T., Fässler, R., & Hohenester, E. (2004). Laminina: sedno montażu membrany fundamentowej. The Journal of cell biology, 164 (7), 959-963.
- Timpl, R., Engel, J. i Martin, GR (1983). Laminina - wielofunkcyjne białko błon podstawnych. Trends in Biochemical Sciences, 8 (6), 207–209.
- Timpl, R., Rohde, H., Robey, PG, Rennard, SI, Foidart, JM i Martin, GR (1979). Laminina - glikoproteina z błon podstawnych. Journal of Biological Chemistry, 254 (19), 9933-9937.
- Tryggvason, K. (1993). Rodzina lamininów. Aktualna opinia w biologii komórki, 5 (5), 877-882.