ИНТЕГРИНИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На интегрини са голяма група или семейство на протеини, очевидно уникален към повърхността на животински царство клетка. Те са основният ресурс на клетките за поддържане на взаимодействие (под формата на адхезия) с други клетки и с клетъчната матрица.

Структурата му е съставена от две субединици, наречени алфа и бета. При бозайниците е известно, че има между 16-18 алфа единици и 3-8 бета, които ще действат в зависимост от тяхната комбинация, а също и от физиологичното състояние на клетката или специфичната тъкан.

Изчертаване на молекулната структура на протеина ITGB3 (бета 3 интегрин). Взето и редактирано от: Emw.

Има няколко протеина, които имат адхезивни функции. Въпреки това групата интегрини е тази, която е най-разпределена и взаимодейства с всички ключови протеини на клетъчната матрица. Интегрините участват във фагоцитоза, клетъчна миграция и зарастване на рани и дори са силно проучени за участието си в метастази.

характеристики

Те са протеини, които се характеризират с механично присъединяване на клетъчния цитоскелет на една клетка в друга и / или към извънклетъчната матрица (при взаимодействие между клетка и клетка и / или клетъчна матрица). Биохимично те откриват дали се е получила адхезия или не и предават клетъчни сигнали, свързващи извънклетъчната среда с вътреклетъчната, и в двете посоки.

Те работят или функционират с други рецептори като имуноглобилини, кадхерин, селектини и синдекандри. Що се отнася до лигандите на интегрините, те се състоят от фибронектин, фибриноген, колаген и витронектин.

Съединението на тези с техните лиганди се дължи на извънклетъчни двувалентни катиони като калций или магнезий. Използването на един или друг ще зависи от конкретния интегрин.

Интегрините имат удължена форма, завършваща с глава с форма на глобус, която, според наблюденията на електронната микроскопия, проектира повече от 20 нанометра от липидния двуслоен слой.

структура

Интегрините са протеини, които позволяват комуникация между клетките.

Източник: Berkshire Community College Bioscience Library Library

Интегрините са хетеродимери, тоест те са молекули, винаги изградени от два протеина. И двата протеина се считат за субединици или протомери и са диференцирани като алфа субединици и бета субединици. И двете субединици са нековалентно свързани. Те имат молекулна маса между 90 до 160 kDa.

Броят на алфа и бета субединици варира между различните групи организми в животинското царство. При насекоми като плодовата муха (Drosophyla) например има 5 алфа и 2 бета субединици, докато при нематодните червеи от рода Caenorhabditis има 2 алфа и една бета.

При бозайниците изследователите предполагат, че има фиксиран брой субединици и комбинации от тях; в литературата обаче няма консенсус относно това число. Например, някои споменават, че има 18 алфа субединици, 8 бета и 24 комбинации, докато други говорят за 16 алфа и 8 бета за 22 комбинации.

Всяка субединица има следната структура.

Алфа субединица

Алфа субединицата има структура с домен β-спирала от седем листа или листа, които формират главата, домен в бедрото, два домена на прасеца, единичен трансмембранен домен, а също и къса цитоплазмена опашка, която не показва ензимна активност или свързване с актин.

Представя вериги с около 1000 до 1200 остатъци. Може да свързва двувалентни катиони.

При бозайници, където интегрините са изследвани най-много, алфа субединиците могат да бъдат групирани според това дали съдържат или не вмъкнат домейн (алфа I).

С вмъкнат домейн Alpha I

Алфа I вмъкнатата област се състои от 200 аминокиселинна област. Наличието на този домейн в интегрините показва, че те са рецептори за колаген и левкоцити.

Не е добавен домейн

Алфа интегрините, които нямат интегрирания домейн, са класифицирани в 4 подсемейства, които ще видим по-долу.

PS1

Гликопротеиновите рецептори, наричани още ламинини, са жизненоважни за интегрирането на мускулни, бъбречни и кожни тъкани.

PS2

Тази подсемейство е рецепторът за аргинилглициласпаранова киселина, известна още като RGD или Arg-Gly-Asp.

PS3

Тази подсемейство е наблюдавана при безгръбначни животни, особено насекоми. Въпреки че за него се знае малко, има изследвания, оценяващи неговата съществена роля във функционалната активност на CD11d левкоцитен интегринов ген при хора.

PS4

Тази подсемейство е известна като групата алфа 4 / алфа 9 и включва подразделенията със същите имена.

Споменатите субединици са способни да сдвояват с бета 1 и бета 7. Субединици.Та също така, те споделят лиганди, много подобни на алфа субединиците, които представят вмъквания алфа I домен, като молекули на съдова клетъчна адхезия, разтворими в кръвта лиганди, фибриноген и други. включително дори патогени.

Бета субединица

В структурно отношение бета субединицата се състои от глава, секция, наречена стъбло / крак, трансмембранен домейн и цитоплазмена опашка. Главата е съставена от бета I домейн, който се вмъква в хибриден домейн, който се свързва с домейн плексин-семафор-интегрин, известен също като PSI.

Секцията на стъблото / краката съдържа четири модула еднакъв или много подобен на цистеина, епидермален растежен фактор на интестерин и, както вече беше споменато, цитоплазмена опашка. Тази цитоплазмена опашка, както в алфа субединицата, няма ензимна или актино-свързваща активност.

Те имат вериги с редица остатъци, вариращи между 760 и 790, и могат да свързват, подобно на алфа субединици, двувалентни катиони.

Интегринова сигнализация в епителни клетки. Взета и редактирана от K.murphy в английската Wikipedia.

Характеристика

Интегрините имат множество функции, но за които те са известни основно са тези, които ще видим по-долу.

Прикрепване или свързване на клетката към извънклетъчната матрица

Връзката, която съществува между клетката и извънклетъчната матрица благодарение на интегрините, благоприятства устойчивостта на клетката срещу механично налягане, предотвратявайки разкъсването им от матрицата.

Няколко проучвания сочат, че свързването към клетъчната матрица е основно изискване за развитието на многоклетъчни еукариотни организми.

Клетъчната миграция е процес, при който интегрините се намесват чрез свързване или свързване към различни субстрати. Благодарение на това те се намесват в имунния отговор и заздравяването на рани.

Преобразуване на сигнала от извънклетъчната матрица към клетката

Интегрините участват в процеса на предаване на сигнала. Това означава, че те се намесват в приемането на информация от извънклетъчната течност, те я кодират и тогава промяната на вътреклетъчните молекули започва като отговор.

Тази трансдукция на сигнал участва в голям брой физиологични процеси като програмирана клетъчна деструкция, клетъчна диференциация, мейоза и митоза (клетъчно делене) и клетъчен растеж, наред с други.

Интегрини и рак

Няколко проучвания показват, че интегрините играят важна роля в развитието на тумора, особено при метастази и ангиогенеза. Пример за това са интегрините αVβ3 и α1β1, сред някои други.

Тези интегрини са свързани с раков растеж, повишена терапевтична резистентност и хематопоетични новообразувания.

Еволюционна перспектива

Ефективната адхезия между клетките за образуване на тъкани беше без съмнение решаваща характеристика, която трябва да присъства в еволюционното развитие на многоклетъчните организми.

Появата на семейството интегрини се проследява до появата на метазоите преди около 600 милиона години.

Група животни с хистологични характеристики на предците са породоносните, обикновено наричани морски гъби. При тези животни клетъчната адхезия се осъществява чрез извънклетъчна протеогликанова матрица. Рецепторите, които се свързват с тази матрица, притежават типичен интегрин-свързващ мотив.

Всъщност в тази група животни са идентифицирани гени, свързани с специфични субединици на някои интегрини.

В хода на еволюцията прародителят на метазоите придобил интегрин и свързващ интегрин домейн, който се запазва във времето в тази огромна група животни.

В структурно отношение максималната сложност на интегрините се наблюдава в групата на гръбначните животни. Има различни интегрини, които не присъстват при безгръбначни животни, с нови домейни. Всъщност повече от 24 различни функционални интегрини са идентифицирани при хората - докато в плодовата муха Drosophila melanogaster има само 5.

Препратки

1. Интегрин. Клиниката на Университета в Навара. Възстановени от cun.es.
2. Присъединяване. Атлас на растителна и животинска хистология. Възстановени от mmegias.webs.uvigo.es.
3. B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis и др. (2002 г.). Молекулярна биология на клетката. 4-то издание. Ню Йорк: Garland Science. Интегрините. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
4. RL Anderson, TW Owens & J. Matthew (2014). Структурни и механични функции на интегрини. Биофизични рецензии.
5. Интегрин. Възстановено от en.wikipedia.org.
6. Какво е интегрин? MBINFO. Възстановени от mechanobio.info.
7. S. Mac Fhearraigh & D. Bruce. Ролята на интегрините в клетъчната сигнализация. Възстановено от abcam.com.
8. AS Berghoff, O. Rajky, F. Winkler, R. Bartsch, J. Furtner, JA Hainfellner, SL Goodman, M. Weller, J. Schittenhelm, M. Preusser (2013). Инвазивни модели в мозъчни метастази на солидни ракови заболявания. Невро онкология.