02.03.2005 Wykład 3

TEMAT: Białka powierzchni komórkowej. Cząsteczki adhezyjne.

Białka powierzchni komórkowej:

1. cząsteczki adhezyjne

2. receptory błonowe:

1. metabotropowe (dla adrenaliny)

2. jonotropowe (dla acetylocholiny)

3. katalityczne (dla insuliny)

3. ektoenzymy (np. ekto ATP-aza)

Cząsteczki adhezyjne - to białka obecne na powierzchni komórek regulujące procesy:

• oddziaływania ze sobą poszczególnych komórek

• oddziaływania komórek z macierzą zewnątrzkomórkową

• pozwalają na migrację

Od ekspresji różnych białek adhezyjnych przez komórki nowotworowe zależy ich zdolność do inwazyjności i tworzenia przerzutów.

Receptory - wyspecjalizowane białka odbierające informacje ze środowiska zewnątrzkomórkowego i przekazujące je do odpowiednich efektorów w komórce.

• bezpośrednio związane z kanałem jonowym (dla szybkich neuroprzekaźników)

• związane poprzez białko G z układem eżektorowym - enzymem lub kanałem jonowym (dla powolnych neuroprzekaźników i niektórych hormonów)

• związane z enzymem - kinazą tyrozynową lub serynowo - treoninową (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 200 typów i podtypów receptorów, na które działają czynniki wzrostu i w skład których wchodzi kinaza tyrozynowa.

Adhezja komórek ma związek z dynamiką szkieletu.

Adhezja ma kluczowe znaczenie w:

• konstrukcji tkanek i morfogenezie

• integralności komórek w hodowli in vitro

• regeneracji komórek

• patologii komórek

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 cząsteczek adhezyjnych:

1. JAM - cząsteczki połączeń typu przylegania

2. SAM - cząsteczki adhezji z podłożem

1. MAM - zaangażowane w połączenie z macierzą zewnątrzkomórkową

3. C - CAM - cząsteczki adhezji międzykomórkowej

Regulacja adhezji komórek odbywa się na drodze:

• potranslacyjnych modyfikacji białek adhezyjnych (o charakterze glikozylacji)

• 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:

• kadheryny

• selektyny

• białka podobne do naskórkowego czynnika wzrostu (EGF)

• integryny

• 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, podstawową jednostką strukturalną jest konekson zbudowany z koneksyn

INTEGRYNY

To białka transbłonowe, glikoproteiny łączące błonę komórkową z macierzą. Występują w postaci heterodimerów. Składają się z podjednostek: α i β. W obrębie cytoplazmatycznej części łańcucha β znajdują się domeny, które oddziaływają 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.

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

Rodzaje selektyn:

1. E - śródbłonkowa (endotelialna) - uczestniczy w procesie adhezji neutrofilów w czasie procesu zapalnego

2. L - obecne na powierzchni leukocytów, granulocytów, monocytów w ich adhezji do śródbłonka

3. P - transbłonowe białka płytek krwi regulujące sekrecję m.in. czynników krzepnięcia

KADHERYNY

białka typu CAM będące transbłonowymi glikoproteinami z dużą ilością kwasu sialowego. 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 - wiązanie się utrzyma

Podział:

• klasyczne - w przylegających komórkach odcinki aminoterminalne odpowiadają za oddziaływania kadheryna - kadheryna, domeny cytoplazmatyczne są zasocjowane z filamentami aktynowymi

• desmosomowe - transbłonowe składniki desmosomów (desmogleiny, desmokoliny)

• protokadheryny

• atypowe

Kadheryny poprzez części cytoplazmatyczne oddziaływają z kateninami. Kateniny (α,β,γ) to białka cytoplazmatyczne pośredniczące w interakcjach z cytoszkieletem. Uniemożliwiają oddziaływanie poprzez kateniny z cytoszkieletem, wywołują brak adhezji zależnej od kadheryn pomimo ich normalnej ekspresji

BIAŁA ADHEZYJNE EGF

białka transbłonowe zawierające w swojej sekwencji nieraz kilkunastokrotne powtórzenia sekwencji podobnej do naskórkowego czynnika wzrostu (EGF). Są jeszcze mało znane, uczestniczą we wczesnej fazie embrionalnej.

BIAŁKA 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)

Na podstawie podobieństw sekwencji białek adhezyjnych z rodziny immunoglobulin można wyróżnić:

• rodzinę N - CAM (Neutral) - oprócz zewnątrzkomórkowej domeny C2 zawiera szereg powtórzeń domen fibronektyny

• z podrodziny CEA najbardziej znany jest antygen CEA (znaczenie diagnostyczne).

Brak adhezji powoduje:

• delecja genów niewielkich fragmentów cytoplazmatycznych domen cząsteczek adhezyjnych

W adhezji kluczową rolę odgrywa cytoszkielet.

1

---