WikiDer > Очаговая адгезия

Focal adhesion
Иммунофлуоресцентное окрашивание актина (зеленый) и фокального белка адгезии винкулина (красный) в фибробласте. Фокальные спайки видны в виде красных точек на концах зеленых пучков.

В клеточная биология, очаговые спайки (также межклеточные адгезии или же FA) большие макромолекулярные сборки посредством которого механическая сила и регулирующие сигналы передаются между внеклеточный матрикс (ЕСМ) и взаимодействующая ячейка. Точнее, фокальные адгезии - это субклеточные структуры, которые опосредуют регуляторные эффекты (т.е. сигнальные события) клетки в ответ на адгезию ECM.[1]

Фокальные адгезии служат механическими связями с ЕСМ и биохимическим сигнальным узлом для концентрации и направления многочисленных сигнальных белков в сайты интегрин привязка и кластеризация.

Структура и функции

Фокальные адгезии представляют собой содержащие интегрин мультибелковые структуры, которые образуют механические связи между внутриклеточными пучками актина и внеклеточным субстратом во многих типах клеток. Фокальные спайки большие, динамичные белковые комплексы через который цитоскелет ячейки подключается к ECM. Они ограничены четко определенными диапазонами клетки, в которых плазматическая мембрана закрывается в пределах 15 нм от субстрата ECM.[2] Фокальные адгезии находятся в состоянии постоянного потока: белки постоянно связываются и отделяются от них, поскольку сигналы передаются в другие части клетки, относящиеся к чему-либо из подвижность клеток к клеточный цикл. Фокальные адгезии могут содержать более 100 различных белков, что предполагает значительное функциональное разнообразие.[3] Они не только закрепляют ячейку, но и действуют как носители сигнала (датчики), которые информируют ячейку о состоянии ECM и, таким образом, влияют на их поведение.[4] В сидячий В нормальных условиях фокальные адгезии довольно стабильны, в то время как в движущихся клетках их стабильность снижается: это связано с тем, что в подвижных клетках фокальные адгезии постоянно собираются и разбираются, поскольку клетка устанавливает новые контакты на переднем крае и разрушает старые контакты. на заднем крае ячейки. Одним из примеров их важной роли является иммунная система, в котором белые кровяные клетки мигрировать по соединительному эндотелий после клеточных сигналов к поврежденному биологическая ткань.

Морфология

Связь фокальных спаек с белками внеклеточный матрикс обычно включает интегрины. Интегрины связываются с внеклеточными белками через короткие аминокислотные последовательности, такие как Мотив RGD (содержится в белках, таких как фибронектин, ламинин, или же витронектин), или мотивы DGEA и GFOGER, найденные в коллаген. Интегрины гетеродимеры которые образованы из одной бета и одной альфа-субъединицы. Эти субъединицы присутствуют в разных формах, соответствующие им лиганды классифицируют эти рецепторы на четыре группы: рецепторы RGD, рецепторы ламинина, рецепторы, специфичные для лейкоцитов, и рецепторы коллагена. Внутри клетки внутриклеточный домен интегрина связывается с цитоскелетом через адаптерные белки, такие как талин, α-актинин, филамин, винкулин и тензин. Многие другие внутриклеточные сигнальные белки, такие как киназа фокальной адгезии, связываются и связываются с этим комплексом интегрин-адаптерный белок-цитоскелет, и это формирует основу фокальной адгезии.

Динамика адгезии с мигрирующими клетками

Динамическая сборка и разборка фокальных спаек играет центральную роль в миграция клеток. Во время миграции клеток изменяется как состав, так и морфология очаговой адгезии. Первоначально небольшие (0,25 мкм²) фокальные спайки, называемые фокальными комплексами (FX), образуются на переднем крае клетки в ламеллиподии: они состоят из интегрина и некоторых адаптерных белков, таких как талин, паксиллин и тензин. Многие из этих фокальных комплексов не созревают и разбираются по мере удаления ламеллиподий. Однако некоторые фокальные комплексы созревают в более крупные и стабильные фокальные спайки и привлекают намного больше белков, таких как циксин. Привлечение компонентов к очаговой адгезии происходит упорядоченно, последовательно.[5] Оказавшись на месте, фокальная адгезия остается неподвижной по отношению к внеклеточному матриксу, и клетка использует его в качестве якоря, на котором она может толкать или тянуть себя через ECM. По мере того, как клетка продвигается по выбранному ею пути, данная фокальная адгезия перемещается все ближе и ближе к заднему краю клетки. На заднем крае клетки должна исчезнуть очаговая адгезия. Механизм этого плохо изучен и, вероятно, инициируется множеством различных методов в зависимости от обстоятельств клетки. Одна из возможностей состоит в том, что кальций-зависимая протеаза Calpain участвует: было показано, что ингибирование кальпаина приводит к ингибированию фокальной адгезии-ECM разделения. Компоненты фокальной адгезии относятся к известным субстратам из кальпаина, и возможно, что кальпаин разрушает эти компоненты, чтобы помочь в разборке фокальной адгезии.[6]

Ретроградный поток актина

Сборка возникающих фокальных спаек сильно зависит от процесса ретроградного потока актина. Это явление в мигрирующей клетке, когда актиновые филаменты полимеризуются на переднем крае и текут обратно к телу клетки. Это источник тяги, необходимый для миграции; фокальная адгезия действует как молекулярная муфта, когда она привязывается к ЕСМ, и препятствует ретроградному движению актина, таким образом создавая тянущую (тяговую) силу в месте адгезии, которая необходима для движения клетки вперед. Эту тягу можно визуализировать с помощью микроскопия силы тяги. Распространенная метафора для объяснения ретроградного потока актина - это большое количество людей, смываемых вниз по реке, и при этом некоторые из них цепляются за камни и ветви вдоль берега, чтобы остановить свое движение вниз по реке. Таким образом, на камень или ветку, за которые они держатся, создается сила тяги. Эти силы необходимы для успешной сборки, роста и созревания фокальных спаек.[7]

Природный биомеханический датчик

Внеклеточные механические силы, возникающие через очаговые спайки, могут активировать Src киназа и стимулируют рост спаек. Это указывает на то, что очаговые спайки могут функционировать как механические датчики, и предполагает, что сила, создаваемая миозин волокна могут способствовать созреванию фокальных комплексов.[8]Это дополнительно подтверждается тем фактом, что ингибирование сил, генерируемых миозином, ведет к медленной разборке фокальных адгезий за счет изменения кинетики оборота белков фокальной адгезии.[9]

Однако взаимосвязь между силами, воздействующими на фокальные спайки и их композиционное созревание, остается неясной. Например, предотвращение созревания фокальной адгезии путем ингибирования активности миозина или сборки стрессовых волокон не предотвращает сил, поддерживаемых фокальными адгезиями, и не предотвращает миграцию клеток.[10][11] Таким образом, распространение силы через очаговые спайки не может восприниматься клетками напрямую в любое время и в любых масштабах силы.

Их роль в механочувствительности важна для дуротаксис.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Чен, CS; Алонсо, JL; Остуни, Э; Уайтсайдс, GM; Ingber, DE (2003). «Форма ячейки обеспечивает глобальный контроль сборки фокальной адгезии». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях. 307 (2): 355–61. Дои:10.1016 / s0006-291x (03) 01165-3. PMID 12859964.
  2. ^ Зайдель-Бар, Р; Коэн, М; Аддади, L; Гейгер, Б. (2004). «Иерархическая сборка адгезионных комплексов клеточного матрикса». Сделки биохимического общества. 32 (3): 416–20. CiteSeerX 10.1.1.624.3354. Дои:10.1042 / bst0320416. PMID 15157150.
  3. ^ Замир, Э; Гейгер, Б. (2001). «Молекулярная сложность и динамика клеточно-матричных адгезий». Журнал клеточной науки. 114 (20): 3583–90.
  4. ^ Riveline, D; Замир, Э; Балабан, Северная Каролина; Шварц, США; Ишизаки, Т; Нарумия, S; Кам, З; Гейгер, Б; Бершадский, АД (2001). «Фокальные контакты как механодатчики: приложенная извне локальная механическая сила вызывает рост фокальных контактов с помощью mDia1-зависимого и ROCK-независимого механизма». Журнал клеточной биологии. 153 (6): 1175–86. Дои:10.1083 / jcb.153.6.1175. ЧВК 2192034. PMID 11402062.
  5. ^ Зайдель-Бар, Р; Коэн, М; Аддади, L; Гейгер, Б. (июнь 2004 г.). «Иерархическая сборка адгезионных комплексов клетка-матрица». Сделки биохимического общества. 32 (Pt3): 416–20. CiteSeerX 10.1.1.624.3354. Дои:10.1042 / bst0320416. PMID 15157150.
  6. ^ Huttenlocher, A; Палецек, ИП; Лу, Q; Чжан, Вт; Меллгрен, Р.Л .; Lauffenburger, DA; Гинзберг, MH; Хорвиц, AF (1997). «Регулирование миграции клеток с помощью кальций-зависимой протеазы кальпаина». Журнал биологической химии. 272 (52): 32719–22. Дои:10.1074 / jbc.272.52.32719. PMID 9407041.
  7. ^ Gardel, M. L .; Sabass, B .; Ji, L .; Danuser, G .; Schwarz, U. S .; Уотерман, К. М. (8 декабря 2008 г.). «Растягивающее напряжение в очагах спаек коррелирует двухфазно со скоростью ретроградного потока актина». Журнал клеточной биологии. 183 (6): 999–1005. Дои:10.1083 / jcb.200810060. ЧВК 2600750. PMID 19075110.
  8. ^ Ван, Y; Botvinick, EL; Чжао, Y; Бернс, МВт; Усами, S; Tsien, RY; Чиен, С. (2005). «Визуализация механической активации Src». Природа. 434 (7036): 1040–5. Дои:10.1038 / природа03469. PMID 15846350.
  9. ^ Wolfenson, H .; Бершадский, А .; Henis, Y. I .; Гейгер, Б. (2011). «Напряжение, создаваемое актомиозином, контролирует молекулярную кинетику очаговых спаек». J Cell Sci. 124 (9): 1425–32. Дои:10.1242 / jcs.077388. ЧВК 3078811. PMID 21486952.
  10. ^ Бенинго, Карен А .; Дембо, Мика; Каверина Ирина; Смолл, Дж. Виктор; Ван Юй-ли (2001-05-14). «Возникающие фокальные спайки несут ответственность за создание сильных движущих сил в мигрирующих фибробластах». Журнал клеточной биологии. 153 (4): 881–888. Дои:10.1083 / jcb.153.4.881. ISSN 0021-9525. ЧВК 2192381. PMID 11352946.
  11. ^ Стрикер, Джонатан; Аратин-Шаус, Ивонн; Оукс, Патрик В .; Гардель, Маргарет Л. (22.06.2011). «Пространственно-временные ограничения на силозависимый рост фокальных спаек». Биофизический журнал. 100 (12): 2883–2893. Дои:10.1016 / j.bpj.2011.05.023. ISSN 1542-0086. ЧВК 3123981. PMID 21689521.

внешняя ссылка