Fibronektin je druh glykoprotein, který patří k extracelulární matrix. Tento typ proteinu je obecně zodpovědný za spojení nebo vazbu buněčné membrány na kolagenová vlákna, která se nacházejí na vnější straně.
Název „fibronektin“ pochází ze slova složeného ze dvou latinských slov, první je „vlákno“, což znamená vlákno nebo vlákno a druhé je „nekter“, což znamená spojovat, spojovat, lepit nebo vázat.
Molekulární struktura fibronektinu (Zdroj: pracovníci Jawahar Swaminathan a MSD v Evropském institutu bioinformatiky prostřednictvím Wikimedia Commons)
Fibronektin byl poprvé vizualizován v roce 1948 jako kontaminant fibrinogenu připravený Cohnovým studeným ethanolovým frakcionačním procesem. Toto bylo identifikováno jako unikátní plazmatický glykoprotein mající vlastnosti studeného nerozpustného globulinu.
Tento protein má vysokou molekulovou hmotnost a je spojován s celou řadou funkcí v tkáních. Patří mezi ně adheze mezi buňkou a buňkou, organizace cytoskeletu, onkogenní transformace.
Fibronektin je distribuován na mnoha místech v těle prostřednictvím jeho rozpustné formy v krevní plazmě, mozkomíšním moku, synoviální tekutině, plodové vodě, semenné tekutině, slinách a zánětlivých výpotcích.
Vědci uvádějí, že koncentrace fibronektinu v plazmě stoupají, když těhotné ženy trpí preeklampsií. Toto zvýšení koncentrace fibronektinu bylo proto zahrnuto odborníky pro diagnostiku tohoto stavu.
Struktura
Fibronektiny jsou velké glykoproteiny, které mají molekulovou hmotnost přibližně 440 kDa. Jsou tvořeny asi 2 300 aminokyselinami, které představují 95% proteinu, zatímco dalších 5% jsou uhlohydráty.
Různé analýzy, které byly provedeny na genomické a transkriptomické sekvenci (messengerová RNA) proteinu, naznačují, že se skládá ze tří bloků opakovaných homologních sekvencí, každá s délkou 45, 60 a 90 aminokyselin.
Tyto tři typy sekvencí představují více než 90% celkové struktury fibronektinů. Homologní sekvence typu I a II jsou smyčky navzájem spojené disulfidovými můstky. Tyto smyčky obsahují 45, respektive 60 aminokyselinových zbytků.
Homologní sekvence typu III odpovídají 90 aminokyselinám uspořádaným lineárně a bez disulfidových můstků uvnitř. Některé z vnitřních aminokyselin homologních sekvencí typu III však mají volné sulfhydrické skupiny (RSH).
Tři homologní sekvence se skládají a organizují ve více či méně lineární matrici za vzniku dvou „dimerních ramen“ téměř identických proteinových podjednotek. Rozdíly mezi těmito dvěma podjednotkami vyplývají z post-transkripčních maturačních událostí.
Fibronektiny lze obecně vidět dvěma způsoby. Otevřená forma, která je pozorována, když jsou nanesena na povrch membrány a že jsou připravena se vázat s nějakou jinou součástí vnějšího povrchu buňky. Tento tvar je vidět pouze elektronovou mikroskopií.
Druhou formu vidíme ve fyziologických řešeních. Konce každé paže nebo prodloužení jsou přehnuty směrem ke středu proteinu, spojující se přes karboxylové konce vazebných míst pro kolagen. V této formě má protein globulární vzhled.
Domény a vlastnosti „více adheze“
Multiadhezivní vlastnosti fibronektinu vznikají v důsledku přítomnosti různých domén, které mají vysoké hodnoty afinity pro různé substráty a proteiny.
"Dimerická ramena" mohou být rozdělena do 7 různých funkčních domén. Jsou klasifikovány podle substrátu nebo domény, ke které se každý váže. Například: Doména 1 a doména 8 jsou vazebné domény fibrinového proteinu.
Doména 2 má vazebné vlastnosti kolagenu, doména 6 je oblast adheze buněk, to znamená, že umožňuje kotvení na téměř jakoukoli membránu nebo vnější povrch buněk. Funkce domén 3 a 5 jsou dosud neznámé.
V doméně 9 je umístěn karboxylový konec nebo C-koncový konec proteinu. Buněčné adhezní oblasti domény 6 mají tripeptid sestávající z aminokyselinové sekvence Arginin-Glycin-Asparagin (Arg-Gly-Asp).
Tento tripeptid je sdílen několika proteiny, jako je kolagen a integriny. Je to minimální struktura potřebná k rozpoznání plazmatické membrány fibronektiny a integriny.
Fibronektin, pokud je ve své globulární formě, představuje rozpustnou a volnou formu v krvi. Na buněčných površích a v extracelulární matrici se však nachází v „otevřené“, tuhé a nerozpustné formě.
Funkce
Některé z procesů, ve kterých vyniká účast fibronektinů, jsou vazba buňka-buňka, vazba buněk, připojení nebo přilnutí k plazmatické nebo bazální membráně, stabilizace krevních sraženin a hojení ran.
Buňky ulpívají na specifickém místě na fibronektinu prostřednictvím receptorového proteinu známého jako „integrin“. Tento protein prochází plazmatickou membránou do vnitřku buňky.
Složky extracelulární matrice chrupavkové tkáně (Zdroj: Kassidy Veasaw přes Wikimedia Commons)
Extracelulární doména integrinů se váže na fibronektin, zatímco intracelulární doména integrinů je připojena k aktinovým vláknům. Tento typ ukotvení mu umožňuje přenášet napětí, které je vytvářeno v extracelulární matrici, na cytoskelet buněk.
Fibronektiny se účastní procesu hojení ran. Tyto se ve své rozpustné formě ukládají na kolagenová vlákna přiléhající k ráně, což napomáhá migraci fagocytů, fibroblastů a buněčné proliferaci v otevřené ráně.
Skutečný proces hojení začíná, když fibroblasty „točí“ fibronektinovou síť. Tato síť působí jako druh lešení nebo podpory pro ukládání nových kolagenových vláken, heparan sulfátu, proteoglykanu, chondrotin sultafo a dalších složek extracelulární matrice, které jsou potřebné k opravě tkáně.
Fibronektin se také podílí na pohybu epidermálních buněk, protože prostřednictvím granulární tkáně pomáhá reorganizovat bazální membránu ležící pod epidermou v tkáních, což pomáhá keratinizaci.
Všechny fibronektiny mají základní funkce pro všechny buňky; podílejí se na procesech tak rozmanitých, jako je migrace a diferenciace buněk, homeostáza, hojení ran, fagocytóza.
Reference
- Conde-Agudelo, A., Romero, R., & Roberts, JM (2015). Testy k předpovědi preeklampsie. U Chesleyho hypertenzních poruch v těhotenství (str. 221-251). Academic Press.
- Farfán, J. Á. L., Tovar, HBS, de Anda, MDRG a Guevara, CG (2011). Fetální fibronektin a délka děložního čípku jako časné prediktory předčasného porodu. Gynekologie a porodnictví v Mexiku, 79 (06), 337-343.
- Feist, E., & Hiepe, F. (2014). Fibronektinové autoprotilátky. V autoprotilátkách (str. 327-331). Elsevier.
- Letourneau, P. (2009). Axonální pathfinding: Extracelulární maticová role. Encyclopedia of neuroscience, 1, 1139-1145.
- Pankov, R., & Yamada, KM (2002). Fibronectin v kostce. Journal of Cell Science, 115 (20), 3861-3863.
- Proctor, RA (1987). Fibronectin: stručný přehled o jeho struktuře, funkci a fyziologii. Recenze infekčních chorob, 9 (Dodatek_4), S317-S321.