11.03.2009, wykład nr 3., - Białka powierzchni komórkowej. Cząsteczki
adhezyjne.
TEMAT: Białka powierzchni komórkowej. Cząsteczki adhezyjne.
Białka powierzchni komórkowej:
1) cząsteczki adhezyjne  są to białka obecne na powierzchni komórki
2) receptory błonowe:
Białka odbierające informacje ze środowiska zewnątrzkomórkowego i przekazujące je
do odpowiednich efektorów w komórce.
a. metabotropowe (dla adrenaliny)
b. jonotropowe (dla acetylocholiny)
c. katalityczne (dla insuliny)
3) ektoenzymy (np. ekto ATP-aza)
Cząsteczki adhezyjne  to białka obecne na powierzchni komórek regulujące procesy:
o oddziaływania ze sobą poszczególnych komórek
o oddziaływania komórek z macierzą zewnątrzkomórkową
o pozwalajÄ… na migracjÄ™
Od ekspresji różnych białek adhezyjnych przez komórki nowotworowe zależy ich zdolność do
inwazyjności i tworzenia przerzutów.
Adhezja komórek ma kluczowe znaczenie w takich procesach jak:
- konstrukcja tkanek i nowotworzenie
- integralność komórek w hodowli in vitro
- regeneracja
- patologia komórek
Receptory  wyspecjalizowane białka odbierające informacje ze środowiska zewnątrzkomórkowego i
przekazujące je do odpowiednich efektorów w komórce.
" bezpośrednio związane z kanałem jonowym (dla szybkich neuroprzekaz
ników)
" związane poprzez białko G z układem eżektorowym  enzymem lub kanałem jonowym (dla
powolnych neuroprzekaz
ników i niektórych hormonów)
" zwiÄ…zane z enzymem  kinazÄ… tyrozynowÄ… lub serynowo  treoninowÄ… (receptory cytokin,
insuliny, IgE, limfocytów T)
Jedną z grup receptorów błonowych tworzą białka G  wiążą one i hydrolizują GTP. Do nadrodziny
białek G zalicza się również małe białka G np. Ras, Rap, Rac. Otrzymują one i przekazują sygnały do
1
200 typów i podtypów receptorów, na które działają czynniki wzrostu i w skład których wchodzi
kinaza tyrozynowa.
Spektryna wraz z aktyną tworzy sieć, która jest połączona z błona komórkową.
Adhezja komórek ma związek z dynamiką szkieletu.
Adhezja ma kluczowe znaczenie w:
o konstrukcji tkanek i morfogenezie
o integralności komórek w hodowli in vitro
o regeneracji komórek
o patologii komórek
Adhezja wykazuje również ścisły związek z dynamiką cytoszkieletu.
Histologia molekularna  zajmuje się molekularnymi aspektami oddziaływania pomiędzy komórkami,
które to oddziaływanie doprowadza do tego, że zbiorowiska komórek przybierają mikroskopowo
widoczną formę zorganizowanych komórek.
Klasyfikacja czÄ…steczek adhezyjnych:
1) JAM  cząsteczki połączeń typu przylegania
2) CJM  budujące wyspecjalizowane połączenia pomiędzy komórkami
3) SAM  cząsteczki adhezji z podłożem
a. MAM  zaangażowane w połączenie z macierzą zewnątrzkomórkową
b. SAM
4) C  CAM - cząsteczki adhezji międzykomórkowej
CAM - Cell adhesion molecule lub ICAM - Intracellular adhesion molecule
Obecnie wszytskie białka te okresla się mianem CAM ze względu na znaczne podobieństwa pomiędzy
nimi. Jest to ważna grupa białek  zaburzenia związane z białkami Cam, są podstawą wielu stanów
chorobowych. Np. bialka ICAM-T ma znaczenie jako receptor dla białek inhinowirusów górnych dróg
oddechowych.
Regulacja adhezji komórek odbywa się na drodze:
o potranslacyjnych modyfikacji białek adhezyjnych (o charakterze glikozylacji)
o dystrybucji tych cząsteczek między obszarami powierzchni komórkowej
Dwukrotny wzrost liczby komórek C-CAM powoduje wzrost adhezji około 30 razy.
W adhezji biorą udział następujące rodziny białek:
o kadheryny
o selektyny
o białka podobne do naskórkowego czynnika wzrostu (EGF)
o integryny
2
o białka należące do nadrodziny immunoglobulin
Pierwsze trzy biorą udział przede wszystkim w oddziaływaniu pomiędzy komórkami. Integryny
natomiast służą głównie do wiązania się z macierzą komórkową.
Rodzaje połączeń międzykomórkowych:
1) mechaniczne ( desmosomy)
2) barierowe  zwarte połączenia nie przepuszczające jonów ani cząsteczek
3) komunikacyjne  obszary wymiany metabolitów i jonów np. połączenia szczelinowate,
podstawowÄ… jednostkÄ… strukturalnÄ… jest konekson zbudowany z koneksyn
Są to heterodimery  składających się z podjednostjui alfa i beta. Każdy z łańcuchów posiada krótką
karboksylową część cytoplazmatyczną, dużą aminoterminalną.
INTEGRYNY
To białka transbłonowe, glikoproteiny łączące błonę komórkową z macierzą. Występują w
postaci heterodimerów. SkÅ‚adajÄ… siÄ™ z podjednostek: Ä… i ². W obrÄ™bie cytoplazmatycznej części
Å‚aÅ„cucha ² znajdujÄ… siÄ™ domeny, które oddziaÅ‚ywajÄ… z filamentami aktyny
Pośredniczą one w:
" adhezji komórek do podłoża
" migracji leukocytów przez ściany naczyń krwionośnych
" agregacji płytek krwi
Wiążą się one z białkami macierzy pozakomórkowej: fibronektyna, laminina, włóknik, kolageny,
czynnik van Willebanda, wibronektyna, białka ahdezyjne innych komórek należących do nadrodziny
immunoglobulin.
Adhezja komórkowa mediowana przez integryny jest zależna od jonów Ca2+ , które zostają związane
przez specjalne domeny związane z podjednostką alfa. W obrębie cytoplazmatycznej części łańcucha
beta znajdują się domeny, które oddziałują. Wykryto 14 podjednostek alfa i 8 beta  20 różnych
kombinacji. Każdy łańcuch alfa może łączyć się z łańcuchem beta, jednak nie wszystkie z możliwych
kombinacji występują in vitro. W zależności od budowy łańcucha beta można integryny podzielić na
kilka grup tzw. rodzin  beta 1, beta 2, beta 3 (najbardziej znane). Integryny z rodziny beta 1 okreslane
jako VLA  póz
nej aktywacji  pojawiajÄ… siÄ™ na limfocytach T dopiero po 2-4 tygodniach po
stymulacji tych komórek. Występują głównie na leukocytach i rozpoznają sekwencje aminokwasowe
np. arginina-glicyna-kwas asparaginowy. Sekwencja ta występuje między innymi w fibrynoektynie i
lamininie.
3
Beta2 - pełnią funkcje w procesach przylegania leukocytów do fibroblastów, śródbłonka,
keratynocytów. Wiążą także niektóre składniki dopełniacza i fibrynogen, ułatwiając w ten sposób
reakcje immunologiczne.
Beta3 - zaangażowane jest w procesy przylegania różnych typów komórek (między innymi
nowotworowych, i w takcie mofogenezy - kształtogeneza  biologiczne procesy rozwojowe, w wyniku
których jest determinowany kształt zarodka w kolejnych stadiach rozwojowych i ostatecznie kształt
dorosłego organizmu) do śródbłonka i składników macierzy pozakomórkowej. Ligandem dla beta 3 
czynnik von Willebranda , witronektyna, fibrynogen.
Wiążą się z:
- fibrynoektyna
- laminina
- włóknikian(?)
- różnymi typami kolagenu
- czynnik von Willebranda
- witronektyna
oraz z białkami adhezyjnymi innych komórek należącymi do nadrodziny immunoglobulin. Integryny
beta mogą stymulować funkcję cytobójczą limfocytów T i NK  przyczyniając się do eliminacji
2
komórek zdolnych do metastazy (przeżutów).
SELEKTYNY
Rodzina białek adhezyjnych pomiędzy leukocytami a komórkami śródbłonka  transbłonowe
białka typu lektyn wiążące reszty cukrowców innych białek. Posiadają rozbudowaną aminoterminalną
część zewnątrzkomórkową, część transbłonową i cytoplazmatyczną. Jest to rodzina białek
adhezyjnych pomiędzy leukocytami, a komórkami śródbłonka.
Rodzaje selektyn:
1) E  śródbłonkowa (endotelialna)  uczestniczy w procesie adhezji neutrofilów w
czasie procesu zapalnego
2) L  obecne na powierzchni leukocytów, granulocytów, monocytów, bierze udział
w ich adhezji do śródbłonka
3) P  transbłonowe białka płytek krwi regulujące sekrecję m.in. czynników
krzepnięcia
Ligandy dla selektyn:
L  selektyny  reszty kwasu sialowego
P  selektyny  antygen Lewis X
4
E  selektyny  antygen Lewis X z przyłączoną resztą kwasu sialowego
Selektyny mogą zatrzymać także krążące komórki nowotworowe w tkankach docelowych np.
selektyna P wiąże się z komórkami raka płuc, sutka i okrężnicy, również umożliwia ich interakcję z
trombocytami i powstanie agregatów komórkowych.
KADHERYNY
białka typu CAM będące transbłonowymi glikoproteinami z dużą ilością kwasu sialowego.
Należy do nich 12 różnych białek np.:
- Umomoulina (e katheryna) - nabłonkowa
- Kadheryna N (nerwowa)
- kadheryna D (łożyskowa)
- R-katheryna
- T-kadheryna
Składają się z części pozakomórkowej, z pojedynczej nici transbłonowej oraz z karboksyterminalnej
części cytoplazmatycznej. Region aminoterminalny jest najdłuższy, domena transbłonowa 
najkrótsza. Wiązanie homofilowe kadheryn  dana kadheryna na powierzchni jednej komórki wiąże
się z taką samą kadheryną na powierzchni innej komórki.
Kadheryny są zdolne do zapewnienia adhezji komórek, nawet przy braku innych cząsteczek
adhezyjnych  wiÄ…zanie siÄ™ utrzyma
Kadheryna na powierzchni 1 komorki wiąże się z taką sama kadheryną na pow. 2 komórki  wiązanie
hemofilowe. Białka te są zdolne do zapewnienia adhezji innych nawet przy braku innych cząsteczek
adhezyjnych z pozostałych rodzin.
Podział:
o klasyczne  w przylegających komórkach odcinki aminoterminalne odpowiadają za
oddziaływania kadheryna  kadheryna, domeny cytoplazmatyczne są zasocjowane z
filamentami aktynowymi
o desmosomowe  transbłonowe składniki desmosomów (desmogleiny, desmokoliny)
o protokadheryny
o atypowe
Zaburzenie ekspresji i/lub obniżenie czynności kadheryn wiąże się ze wzrostem inwazyjności
komórek nowotworowych pochodzenia nabłonkowego. Słabsza ekspresja kadheryny E  rak
żołądka,m sutka, stercza. Zmieniona aktywność kadheryn może wynikać z mutacji genów kodujących
te czÄ…steczki. Geny kodujÄ…ce kadheryny zalicza siÄ™ do grupy tkz. ?
Kadheryny poprzez części cytoplazmatyczne oddziaÅ‚ywajÄ… z kateninami. Kateniny (Ä…,²,Å‚) to biaÅ‚ka
cytoplazmatyczne pośredniczące w interakcjach z cytoszkieletem. Uniemożliwiają oddziaływanie
5
poprzez kateniny z cytoszkieletem, wywołują brak adhezji zależnej od kadheryn pomimo ich
normalnej ekspresji
BIAA
A ADHEZYJNE EGF
białka transbłonowe zawierające w swojej sekwencji nieraz kilkunastokrotne powtórzenia
sekwencji podobnej do naskórkowego czynnika wzrostu (EGF; EPIDERMAL GROWTH FACTOR).
Są jeszcze mało znane, uczestniczą we wczesnej fazie embrionalnej.
BIAA
KA Z NADRODZINY IMMUNOGLOBULIN
Funkcje tych białek dotyczą rozpoznania powierzchni. Podstawową jednostka strukturalną jest
domena. Składa się z około 100 aminokwasów  przypomina domeny immunoglobulin( pod
względem sekwencji aminokwasowej bliższa jest domenie V, a pod względem struktury
trzeciorzędowej domenie C  dlatego też nazywa się je białkami C2)  domeną C2
Na podstawie podobieństw sekwencji białek adhezyjnych z rodziny immunoglobulin można wyróżnić:
o rodzinę N  CAM (Neutral)  oprócz zewnątrzkomórkowej domeny C2 zawiera szereg
powtórzeń domen fibronektyny; najbardziej znaną z tej rodziny jest białko N-CAM  zawiera
ono w przestrzeni międzykomórkowej oprócz domen C liczne powtórzenia domen
fibrynoektyny
o z podrodziny CEA najbardziej znany jest antygen CEA (znaczenie diagnostyczne)
o białka podrodziny L1  uczestniczą one we wzroście i ukierunkowaniu aksonów
o białka z podrodziny CD2 i podrodziny białek niesklasyfikowanych
Brak adhezji powoduje:
" delecja genów niewielkich fragmentów cytoplazmatycznych domen cząsteczek
adhezyjnych
W adhezji kluczowÄ… rolÄ™ odgrywa cytoszkielet.
6