На ламинин е протеин, който е извънклетъчната матрица на базалната мембрана на епителните тъкани в гръбначни животни. Този вид протеин осигурява свързваща опора между клетките на съединителните тъкани, така че те да функционират в кохезията и уплътняването им.
Обикновено ламинините са отговорни за подреждането на сложната протеинова мрежа, която съставя извънклетъчната матрица или мазената тъкан на мазнините. Обикновено ламинините се свързват с протеини като колаген, протеогликани, ентактини и хепаран сулфати.
Ламинини и тяхното участие в междинната мембрана на гръбначни животни (Източник: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) чрез Wikimedia Commons)
Тази сложна базисна мембрана, подредена от ламинини, отделя епителните части на тъканите, тоест всяка извънклетъчна матрица отделя ендотела от мезотелия, а извънклетъчният матрикс на мезотелия отделя този слой от епитела.
Много изследвания показват, че експресията на мутирали ламининови гени е потенциално смъртоносна за клетката, тъй като те също са отговорни за регулирането на почти всички сложни взаимодействия, които се случват в основата на мембраната.
Има голямо разнообразие от семейства ламинини при всички гръбначни животни. Те варират по състав, форма, функция и произход. В един и същ индивид в различни тъкани могат да се намерят различни ламинини, всеки от които е адаптиран към средата на тъканта, която го изразява.
Характеристики на ламини
Ламининовите мономери или единици са съставени от хетеротример от три различни гликопротеинови вериги. Тези протеини съдържат много различни домейни (мултидомейни) и са съществена част от ранното ембрионално развитие на тъканите.
Общата форма на ламини е вид "кръст" или "Y", въпреки че някои са оформени като дълга лента с четири клона. Тази малка вариация позволява на всеки тип ламинин да регулира правилната интеграция от всяка позиция в тъканта.
Ламинините имат високо молекулно тегло, което може да варира в зависимост от вида на ламинина, от 140 до 1000 kDa.
По принцип всяка междинна мембрана има един или повече различни видове ламинини вътре в нея и някои учени предполагат, че ламинините определят голяма част от физиологичната функция на мазевите мембрани на тъканта, където се намират.
В гръбначните животни са намерени поне 15 различни вида ламини, класифицирани в семейство, тъй като са формирани от едни и същи тримери, но с различни комбинации. При безгръбначните животни са открити между 1 и 2 различни тримера.
Настоящите проучвания сочат, че ламинините на всички гръбначни животни са възникнали чрез диференциране на ортологични гени, тоест всички гени, които кодират ламинини, имат общ произход от безгръбначни животни.
структура
Въпреки големия брой функции, които ламинините регулират, те имат сравнително проста структура, която в по-голямата си част се запазва сред различните видове, които са известни.
Всеки ламинин е съставен от три различни вериги, преплетени една с друга, образуващи един вид "преплетено влакно". Всяка от трите вериги е идентифицирана като алфа (α), бета (β) и гама (γ).
Образуването на тримера на всеки ламинин зависи от съединението на С-крайния участък на всяка от неговите вериги. Вътре във всяка молекула тези вериги са сдвоени чрез пептидни връзки и три дисулфидни моста, които придават на структурата голяма механична здравина.
Схематична диаграма на структурата на ламинин (Източник: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) чрез Wikimedia Commons)
Наблюденията, направени чрез електронна микроскопия на типичните ламининови мономери, подробно описват, че структурата е вид асиметричен кръст, който има дълго рамо от приблизително 77 nm (нанометри), характеризиращо се с изявена кълбовидна форма в единия му край.
Освен това се наблюдават три къси рамена, две с приблизително 34 nm и една с приблизително 48 nm. Всяка ръка завършва в кълбовиден край, подобен на този на основната верига, но по-малък по размер.
Разликата между различните видове ламинини се дължи главно на разликите в α веригите, които могат да се сгънат по най-малко три различни начина; въпреки че в момента са установени вариации за всички вериги:
- 5 различни вариации или вериги от ламинин α
- 3 вариации на β вериги
- 3 вариации за γ вериги
Характеристика
Най-важната и често проучвана функция на ламинините е тази на взаимодействието с рецепторите, които се закрепват върху клетъчните мембрани на клетки, съседни на междинните мембрани, където те се намират.
Това взаимодействие кара тези протеини да участват в регулирането на множество клетъчни дейности и сигнални пътища. Трябва да се спомене, че техните функции зависят от взаимодействието им със специфични рецептори на клетъчната повърхност (много от мембранните рецептори в момента са класифицирани според способността им да се свързват с ламинини).
Интегрините са рецептори, които взаимодействат с ламинините, а „не-интегриновите“ рецептори са тези, които нямат способността да се свързват с тези протеини. Повечето рецептори на типа „не-интегрин“ са протеогликани, някои дистрогликани или синдекани.
Съзряването на тъканите на телесните органи става с заместване на ранните ламини, които първоначално са били настанени в междинната мембрана на тъканите, съставляващи ювенилните органи.
Сред ламинините видът, който е изследван най-много, е ламинин-1, който е пряко свързан с растежа на аксоните на практически всеки тип неврон при условия in vitro, тъй като те регулират движението на "конуса на растеж" в повърхността на невроните.
Номенклатура и видове
Биохимиците смятат фамилията ламинини за много голямо семейство на протеини, от които все още са известни малко от членовете му. Въпреки това, съвременните инструменти ще позволят да се видят нови видове ламини за кратко време.
Такива протеини са идентифицирани с число, започвайки с 1, завършваща с номерацията на 15 (ламинин-1, ламинин-2… ламинин-15).
Използва се и друг тип номенклатура, който показва типа верига, която има всеки ламинин. Например, ламинин-11 е съставен от алфа (α) -5 верига, бета (β) -2 верига и гама (γ) -1 верига, така че може да бъде наречен laminin-521.
Освен това всеки ламинин се класифицира според функцията, с която е свързан, а също и според специфичната тъкан на тялото, в която участва. Някои примери за ламини са:
- Ламина-1: участва в развитието на епитела
- Ламинин-2: участва в миогенното развитие на всички тъкани, периферната нервна система и матрицата на гломерулите.
- Ламина-3: участва в мио-сухожилни кръстовища
- Ламина-4: работи в нервно-мускулните кръстовища и в мезангиалната матрица на гломерулите
- Ламинин-5, 6 и 7: те действат за предпочитане върху епидермалните тъкани.
Препратки
- Miner, JH, & Yurchenco, PD (2004). Ламининът функционира в тъканната морфогенеза. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 20, 255-284.
- Rasmussen, DGK, & Karsdal, MA (2016). Ламинини. В биохимията на колагени, ламинини и еластин (стр. 163-196). Академична преса.
- Sasaki, T., Fässler, R., & Hohenester, E. (2004). Ламинин: основата на сглобяването на основата на мембраната The Journal of cell biology, 164 (7), 959-963.
- Timpl, R., Engel, J., & Martin, GR (1983). Ламинин - мултифункционален протеин от мазеви мембрани. Тенденции в биохимичните науки, 8 (6), 207-209.
- Timpl, R., Rohde, H., Robey, PG, Rennard, SI, Foidart, JM, & Martin, GR (1979). Ламинин - гликопротеин от междинните мембрани. Journal of Biological Chemistry, 254 (19), 9933-9937.
- Tryggvason, K. (1993). Семейството ламинини. Настоящо мнение в клетъчната биология, 5 (5), 877-882.