INTEGRINY: VLASTNOSTI, STRUKTURA A FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Tyto integriny jsou velká skupina nebo skupina proteinů, zřejmě jedinečné povrchu zvířecí království buněk. Jsou hlavním zdrojem buněk k udržení interakce (ve formě adheze) s jinými buňkami as buněčnou matricí.

Jeho struktura se skládá ze dvou podjednotek zvaných alfa a beta. U savců je známo, že existuje 16 až 18 alfa jednotek a 3 až 8 beta, které budou působit v závislosti na jejich kombinaci a také na fyziologickém stavu buňky nebo specifické tkáně.

Kresba molekulární struktury proteinu ITGB3 (beta 3 integrin). Převzato a upraveno od: Emw.

Existuje několik proteinů, které mají adhezivní funkce. Skupina integrinů je však ta, která je nejvíce distribuovaná a interaguje se všemi klíčovými proteiny buněčné matrice. Integriny se účastní fagocytózy, buněčné migrace a hojení ran a jsou dokonce vysoce studovány z hlediska jejich účasti na metastázování.

vlastnosti

Jsou to proteiny, které jsou charakterizovány mechanickým spojením buněčného cytoskeletu jedné buňky k druhé a / nebo k extracelulární matrici (v interakci buňka-buňka a / nebo buňka-matrice). Biochemicky detekují, zda k adhezi došlo nebo ne, a přenášejí buněčné signály spojující extracelulární prostředí s intracelulárním v obou směrech.

Fungují nebo fungují s jinými receptory, jako jsou imunoglobiliny, kadherin, selektiny a syndekandy. Pokud jde o ligandy integrinů, tvoří je mimo jiné fibronektin, fibrinogen, kolagen a vitronektin.

Jejich spojení s jejich ligandy je způsobeno extracelulárními dvojmocnými kationty, jako je vápník nebo hořčík. Použití jednoho nebo druhého závisí na konkrétním integrinu.

Integriny mají podlouhlý tvar končící v hlavě ve tvaru balónku, která podle pozorování elektronovou mikroskopií vyčnívá z lipidové dvojvrstvy více než 20 nanometrů.

Struktura

Integriny jsou proteiny, které umožňují komunikaci mezi buňkami.

Zdroj: Berkshire Community College Bioscience Image Library

Integriny jsou heterodimery, tj. Jsou to molekuly vždy složené ze dvou proteinů. Oba proteiny jsou považovány za podjednotky nebo protomery a rozlišují se jako alfa podjednotky a beta podjednotky. Obě podjednotky jsou nekovalentně spojeny. Mají molekulovou hmotnost mezi 90 a 160 kDa.

Počet alfa a beta podjednotek se liší mezi různými skupinami organismů v říši zvířat. U hmyzu, jako je například muška ovocná (Drosophyla), je například 5 alfa a 2 beta podjednotek, zatímco u hlístovitých červů rodu Caenorhabditis existují 2 alfy a jedna beta.

U savců vědci naznačují, že existuje pevný počet podjednotek a jejich kombinace; pokud jde o toto číslo, v literatuře neexistuje shoda. Například někteří zmiňují, že existuje 18 alfa podjednotek, 8 beta a 24 kombinací, zatímco jiní mluví o 16 alfa a 8 beta pro 22 kombinací.

Každá podjednotka má následující strukturu.

Alfa podjednotka

Alfa podjednotka má strukturu s p-helixovou doménou sedmi listů nebo listů, které tvoří hlavu, doménu ve stehně, dvě domény tele, jednu transmembránovou doménu a také krátký cytoplazmatický ocas, který nepředstavuje enzymatickou aktivitu nebo vazba na aktin.

Představuje řetězce s přibližně 1 000 až 1 200 zbytky. Může vázat dvojmocné kationty.

U savců, kde byly integriny nejvíce studovány, mohou být alfa podjednotky seskupeny podle toho, zda obsahují vloženou doménu (alfa I).

S vloženou doménou Alpha I

Alfa vložená doména sestává z 200 aminokyselinových oblastí. Přítomnost této domény v integrinech naznačuje, že jsou receptory pro kolagen a leukocyty.

Nebyla vložena žádná doména

Alfa integriny, které nemají integrovanou doménu, jsou rozděleny do 4 podrodin, které uvidíme níže.

PS1

Glykoproteinové receptory, také nazývané lamininy, jsou životně důležité pro integraci svalových, ledvin a kožních tkání.

PS2

Tato podrodina je receptorem pro kyselinu arginylglycylaspartovou, také známou jako RGD nebo Arg-Gly-Asp.

PS3

Tato podrodina byla pozorována u bezobratlých, zejména u hmyzu. Přestože je o něm málo známo, existují studie hodnotící jeho zásadní roli ve funkční aktivitě genu genu leukocytového integrinu CD11d u lidí.

PS4

Tato podrodina je známá jako skupina alfa 4 / alfa 9 a zahrnuje podjednotky se stejnými jmény.

Uvedené podjednotky jsou schopné párování s podjednotkami beta 1 a beta 7. Také sdílejí ligandy velmi podobné alfa podjednotkám, které představují vloženou doménu alfa I, jako jsou molekuly adheze vaskulárních buněk, ligandy rozpustné v krvi, fibrinogen a další. včetně dokonce patogenů.

Beta podjednotka

Strukturálně je beta podjednotka tvořena hlavou, částí zvanou kmen / noha, transmembránovou doménou a cytoplazmatickým ocasem. Hlava je složena z beta I domény, která je vložena do hybridní domény, která se váže na plexin-semafor-integrinovou doménu, také známou jako PSI.

Sekce stopka / noha obsahuje čtyři moduly stejné nebo velmi podobné cysteinovému bohatému integrinovému epidermálnímu růstovému faktoru a, jak již bylo uvedeno, cytoplazmatický ocas. Tento cytoplazmatický konec, jako v alfa podjednotce, nemá žádnou enzymatickou nebo aktin-vazebnou aktivitu.

Představují řetězce s množstvím zbytků, které oscilují mezi 760 a 790, a mohou vázat, jako alfa podjednotky, bivalentní kationty.

Integrinová signalizace v epiteliálních buňkách. Převzato a upraveno z K.murphy na anglické Wikipedii.

Funkce

Integriny mají vícenásobné funkce, pro které jsou však hlavně známé ty, které uvidíme níže.

Připojení nebo připojení buňky k extracelulární matrici

Spojení, které existuje mezi buňkou a extracelulární matricí díky integrinům, podporuje odolnost buňky vůči mechanickému tlaku a brání tak jejich roztržení z matrice.

Několik studií naznačuje, že vazba na buněčnou matrici je základním požadavkem pro vývoj mnohobuněčných eukaryotických organismů.

Migrace buněk je proces, ve kterém integriny zasahují vazbou nebo vazbou na různé substráty. Díky tomu zasahují do imunitní reakce a hojení ran.

Transdukce signálu z extracelulární matrice do buňky

Integriny se účastní procesu přenosu signálu. To znamená, že zasahují do příjmu informací z extracelulární tekutiny, zakódují ji a poté začíná reakce na intracelulární molekuly.

Tato signální transdukce se mimo jiné podílí na mnoha fyziologických procesech, jako je naprogramované ničení buněk, diferenciace buněk, meióza a mitóza (dělení buněk) a růst buněk.

Integriny a rakovina

Několik studií ukazuje, že integriny hrají důležitou roli ve vývoji nádoru, zejména v metastázování a angiogenezi. Příkladem toho jsou mimo jiné integriny aVp3 a a1p1.

Tyto integriny souvisejí s rakovinovým růstem, zvýšenou terapeutickou rezistencí a hematopoetickými neoplazmy.

Evoluční perspektiva

Účinná adheze mezi buňkami za vzniku tkání byla bezpochyby klíčovou charakteristikou, která musela být přítomna v evolučním vývoji mnohobuněčných organismů.

Vznik rodiny integrinů byl vysledován až ke vzniku metazoanů asi před 600 miliony let.

Skupina zvířat s rodovými histologickými charakteristikami jsou poriferous, obyčejně volal mořské houby. U těchto zvířat dochází k buněčné adhezi extracelulární proteoglykanovou matricí. Receptory, které se vážou k této matrici, mají typický motiv vázající integrin.

Ve skutečnosti byla v této skupině zvířat identifikována geny související se specifickými podjednotkami některých integrinů.

V průběhu evoluce předchůdci metazoanů získali integrin a doménu vázající integrin, která byla v této obrovské zvířecí skupině zachována v průběhu času.

Strukturálně je maximální složitost integrinů pozorována ve skupině obratlovců. Existují různé integriny, které nejsou přítomny v bezobratlých, s novými doménami. U lidí bylo skutečně identifikováno více než 24 různých funkčních integrinů - zatímco v mušce Drosophila melanogaster existuje pouze 5.

Reference

1. Integrin. University of Navarra Clinic. Obnoveno z cun.es.
2. Přistoupení. Atlas rostlinné a zvířecí histologie. Obnoveno z mmegias.webs.uvigo.es.
3. B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis a kol. (2002). Molekulární biologie buňky. 4. vydání. New York: Garland Science. Integriny. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
4. RL Anderson, TW Owens a J. Matthew (2014). Strukturální a mechanické funkce integrinů. Biofyzikální recenze.
5. Integrin. Obnoveno z en.wikipedia.org.
6. Co je integrin? MBINFO. Obnoveno z mechanobio.info.
7. S. Mac Fhearraigh a D. Bruce. Role integrinů v buněčné signalizaci. Obnoveno z webu abcam.com.
8. AS Berghoff, O. Rajky, F. Winkler, R. Bartsch, J. Furtner, JA Hainfellner, SL Goodman, M. Weller, J. Schittenhelm, M. Preusser (2013). Invazní vzorce v mozkových metastázách solidních rakovin. Neuro onkologie.