INTEGRINI: ZNAČILNOSTI, STRUKTURA IN FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2025

V integrini so velika skupina ali družina proteinov, očitno edinstvena kraljestvo celic živali površini. So glavni vir celic za vzdrževanje interakcije (v obliki adhezije) z drugimi celicami in s celično matrico.

Njena struktura je sestavljena iz dveh podenot, imenovanih alfa in beta. Pri sesalcih je znano, da obstaja med 16-18 alfa enotami in 3-8 beta, ki bodo delovale glede na njihovo kombinacijo in tudi na fiziološko stanje celice ali specifičnega tkiva.

Risba molekularne strukture proteina ITGB3 (beta 3 integrin). Vzeto in urejeno iz: Emw.

Obstaja več beljakovin, ki imajo adhezivne funkcije. Vendar je skupina integrainov tista, ki je najbolj razporejena in deluje z vsemi ključnimi proteini celične matrike. Integrini sodelujejo pri fagocitozi, celični migraciji in celjenju ran, za sodelovanje pri metastazah so celo zelo raziskani.

značilnosti

Gre za beljakovine, za katere je značilno, da mehanično povezujejo celični citoskelet ene celice v drugo in / ali v zunajcelični matriks (pri interakciji med celico in celico / celico). Biokemično zaznajo, ali je prišlo do adhezije ali ne, in v obeh smereh pretvorijo celične signale, ki povezujejo zunajcelično okolje z medceličnim.

Delujejo ali delujejo z drugimi receptorji, kot so imunoglobilini, kadherin, selektini in svetilke. Kar zadeva ligande integralinov, jih tvorijo fibronektin, fibrinogen, kolagen in vitronektin.

Združitev le-teh z njihovimi ligandi je posledica zunajceličnih dvovalentnih kationov, kot sta kalcij ali magnezij. Uporaba enega ali drugega je odvisna od specifičnega integrina.

Integrini imajo podolgovato obliko, ki se konča v glavi v obliki balona, ​​ki po elektronskih mikroskopskih opažanjih štrli več kot 20 nanometrov iz lipidnega dvosloja.

Struktura

Integrini so beljakovine, ki omogočajo komunikacijo med celicami.
Vir: Knjižnica bioscience Community College Berkshire Community Library

Integrini so heterodimeri, torej so molekule, ki so vedno sestavljene iz dveh beljakovin. Oba proteina veljata za podenoto ali protomer in sta ločena kot alfa podenota in beta podenota. Obe podenoti sta nekovalentno povezani. Imajo molekulsko maso med 90 do 160 kDa.

Število alfa in beta podenot se razlikuje med različnimi skupinami organizmov v živalskem kraljestvu. Na primer pri žuželkah, kot je sadna muha (Drosophyla), obstaja 5 alfa in 2 beta podenot, medtem ko je pri črvih ogorčic iz rodu Caenorhabditis 2 alfa in ena beta.

Pri sesalcih raziskovalci predlagajo, da obstaja fiksno število podenot in kombinacij le-teh; vendar v literaturi glede te številke ni soglasja. Nekateri na primer omenjajo, da obstaja 18 alfa podenot, 8 beta in 24 kombinacij, drugi pa o 16 alfa in 8 beta za 22 kombinacij.

Vsaka podenota ima naslednjo strukturo.

Alfa podenota

Alfa podenota ima strukturo z domeno β-vijačnice iz sedmih listov ali listov, ki tvorijo glavo, domeno v stegnu, dve domeni tele, enotno transmembransko domeno in tudi kratek citoplazemski rep, ki ne predstavlja encimske aktivnosti oz. vezava na aktin.

Predstavlja verige z okoli 1000 do 1200 ostankov. Lahko veže dvovalentne katione.

Pri sesalcih, kjer so najbolj preučevali integraline, lahko alfa podenote razvrstimo glede na to, ali vsebujejo vstavljeno domeno (alfa I) ali ne.

Z vstavljeno domeno Alpha I

Vstavljena domena alfa I je sestavljena iz območja 200 aminokislin. Prisotnost te domene v integralih kaže na to, da gre za receptorje za kolagen in levkocite.

Nobena domena ni vstavljena

Alfa integrini, ki nimajo integrirane domene, so razvrščeni v 4 poddružine, ki jih bomo videli spodaj.

PS1

Glikoproteinski receptorji, imenovani tudi laminini, so ključnega pomena za povezovanje mišičnih, ledvičnih in kožnih tkiv.

PS2

Ta poddružina je receptor za arginilglicicilapartinsko kislino, znano tudi kot RGD ali Arg-Gly-Asp.

PS3

To poddružino so opazili pri nevretenčarjih, zlasti žuželkah. Čeprav je o tem malo znanega, obstajajo študije, ki ocenjujejo njegovo bistveno vlogo pri funkcionalni aktivnosti gena za levkocite CD11d levkocitov pri ljudeh.

PS4

Ta poddružina je znana kot skupina alfa 4 / alfa 9 in obsega podenote z istimi imeni.

Omenjene podenote se lahko združijo s podenotama beta 1 in beta 7. Prav tako si delijo ligande, zelo podobne alfa podenotam, ki predstavljajo vstavljeno domeno alfa I, kot so molekule vaskularne adhezije, krvni topni ligandi, fibrinogen in druge. vključno s celo povzročitelji bolezni.

Beta podenota

Strukturno beta podenoto sestavljajo glava, odsek, imenovan steblo / noga, transmembranska domena in citoplazemski rep. Glava je sestavljena iz domene beta I, ki je vstavljena v hibridno domeno, ki se veže na domeno plexin-semafor-integrin, imenovano tudi PSI.

Odsek za steblo / nogo vsebuje štiri module, enake ali zelo podobne cisteinom, bogatega faktorja epidermalne rastline, in, kot že rečeno, citoplazemski rep. Ta citoplazemski rep, tako kot alfa podenota, nima encimske ali aktinsko vezavne aktivnosti.

Predstavljajo verige s številnimi ostanki, ki oscilirajo med 760 in 790, in se lahko vežejo, tako kot alfa podenote, dvovalentne katione.

Integrinska signalizacija v epitelijskih celicah. Vzeta in urejena iz K.murphyja v angleški Wikipediji.

Lastnosti

Integrini imajo več funkcij, vendar so v glavnem znane tiste, ki jih bomo videli spodaj.

Pritrditev ali spajanje celice na zunajcelični matriks

Povezava, ki obstaja med celico in zunajceličnim matriksom zahvaljujoč integrinom, podpira odpornost celice na mehanski potisk in preprečuje, da bi se iztrgale iz matrike.

Številne študije kažejo, da je priklop na celični matriks osnovna zahteva za razvoj večceličnih evkariontskih organizmov.

Migracija celic je postopek, pri katerem integrini posegajo z vezanjem ali spajanjem na različne podlage. Zahvaljujoč temu posegajo v imunski odziv in celjenje ran.

Transdukcija signala iz zunajceličnega matriksa v celico

Integrini sodelujejo v postopku pretvorbe signala. To pomeni, da posegajo v sprejem informacij iz zunajcelične tekočine, ga kodirajo in nato se začne odziv medceličnih molekul.

Ta transdukcija signala je vključena v veliko število fizioloških procesov, kot so programirano uničenje celic, diferenciacija celic, mejoza in mitoza (celična delitev) ter rast celic.

Integrini in rak

Številne študije kažejo, da integrini igrajo pomembno vlogo pri razvoju tumorjev, zlasti pri metastazah in angiogenezi. Primer tega sta integrina αVβ3 in α1β1, med drugimi.

Ti integralini so povezani z rastjo raka, povečano terapevtsko odpornostjo in hematopoetskimi novotvorbami.

Evolucijska perspektiva

Učinkovit oprijem med celicami za tvorbo tkiv je bil brez dvoma ključna lastnost, ki mora biti prisotna v evolucijskem razvoju večceličnih organizmov.

Pojav družine integrin sega do pojava metazoanov pred približno 600 milijoni let.

Skupina živali s histološkimi značilnostmi pradavcev so rodovitne, običajno imenovane morske gobice. Pri teh živalih pride do celične adhezije z zunajceličnim proteoglikanskim matriksom. Receptorji, ki se vežejo na to matrico, imajo značilen motiv vezanja integrina.

Pravzaprav so v tej skupini živali ugotovili gene, povezane s specifičnimi podenotami nekaterih integinov.

Tekom evolucije je prednik metazoanov pridobil celo integrin in nanj vezno domeno, ki se je s časom ohranil v tej neizmerni skupini živali.

Strukturno je največja zapletenost integralinov vidna v skupini vretenčarjev. Obstajajo različni integrini, ki pri nevretenčarjih niso prisotni, z novimi domenami. Dejansko je bilo pri ljudeh ugotovljenih več kot 24 različnih funkcionalnih integrinov - medtem ko jih je v sadni muhi Drosophila melanogaster le 5.

Reference

1. Integrin. Klinika Univerze v Navarri. Pridobljeno iz cun.es.
2. Pristop. Atlas histologije rastlin in živali. Pridobljeno iz mmegias.webs.uvigo.es.
3. B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis in sod. (2002). Molekularna biologija celice. 4. izdaja. New York: Garland Science. Integrini. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
4. RL Anderson, TW Owens & J. Matthew (2014). Strukturne in mehanske funkcije integralinov. Biofizični pregledi.
5. Integrin. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org.
6. Kaj je integrin? MBINFO. Pridobljeno z mechanobio.info.
7. S. Mac Fhearraigh in D. Bruce. Vloga integrinov v celični signalizaciji. Pridobljeno z abcam.com.
8. AS Berghoff, O. Rajky, F. Winkler, R. Bartsch, J. Furtner, JA Hainfellner, SL Goodman, M. Weller, J. Schittenhelm, M. Preusser (2013). Vzorčni vzorci pri možganskih metastazah trdnih rakavih obolenj. Nevro onkologija.