INTEGRÍNY: VLASTNOSTI, ŠTRUKTÚRA A FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2025

Tieto integríny sú veľká skupina alebo skupina proteínov, zrejme jedinečné povrchu zvieracie kráľovstvo buniek. Sú hlavným zdrojom buniek na udržiavanie interakcie (vo forme adhézie) s inými bunkami as bunkovou matricou.

Jeho štruktúru tvoria dve podjednotky nazývané alfa a beta. U cicavcov je známe, že existuje medzi 16 až 18 alfa jednotkami a 3 až 8 beta, ktoré budú pôsobiť v závislosti od ich kombinácie a tiež podľa fyziologického stavu bunky alebo špecifického tkaniva.

Výkres molekulovej štruktúry proteínu ITGB3 (beta 3 integrín). Prevzaté a upravené: Emw.

Existuje niekoľko proteínov, ktoré majú adhezívne funkcie. Avšak skupina integrínov je tá, ktorá je najviac distribuovaná a interaguje so všetkými kľúčovými proteínmi bunkovej matrice. Integríny sa podieľajú na fagocytóze, migrácii buniek a hojení rán a dokonca sú vysoko študované z hľadiska ich účasti na metastázovaní.

vlastnosti

Sú to proteíny, ktoré sa vyznačujú mechanickým spojením bunkového cytoskeletu jednej bunky k druhej a / alebo k extracelulárnej matrici (v interakcii bunka-bunka a / alebo bunka-matrica). Biochemicky zisťujú, či k adhézii došlo alebo nie, a prenášajú bunkové signály spájajúce extracelulárne prostredie s intracelulárnym prostredím v oboch smeroch.

Pôsobia alebo fungujú s inými receptormi, ako sú imunoglobulíny, kadherín, selektíny a syndekandy. Pokiaľ ide o ligandy integrínov, tvoria ich okrem iného fibronektín, fibrinogén, kolagén a vitronektín.

Ich spojenie s ich ligandami je spôsobené extracelulárnymi dvojmocnými katiónmi, ako je vápnik alebo horčík. Použitie jedného alebo druhého závisí od konkrétneho integrínu.

Integríny majú podlhovastý tvar končiaci v balónovej hlave, ktorá podľa pozorovaní elektrónovou mikroskopiou vyčnieva z lipidovej dvojvrstvy viac ako 20 nanometrov.

štruktúra

Integríny sú proteíny, ktoré umožňujú komunikáciu medzi bunkami.
Zdroj: Berkshire Community College Bioscience Image Library

Integríny sú heterodiméry, to znamená, že sú to molekuly vždy zložené z dvoch proteínov. Oba proteíny sa považujú za podjednotky alebo protoméry a rozlišujú sa ako alfa podjednotky a beta podjednotky. Obidve podjednotky sú nekovalentne spojené. Majú molekulovú hmotnosť medzi 90 a 160 kDa.

Počet alfa a beta podjednotiek sa líši medzi rôznymi skupinami organizmov v živočíšnej ríši. Napríklad u hmyzu, ako je ovocná muška (Drosophyla), existuje 5 podjednotiek alfa a 2 beta, zatiaľ čo v háďatkách háďatok rodu Caenorhabditis sú 2 alfy a jedna beta.

U cicavcov vedci naznačujú, že existuje pevný počet podjednotiek a ich kombinácií; v literatúre však nie je zhoda o tomto počte. Napríklad niektorí uvádzajú, že existuje 18 alfa podjednotiek, 8 beta a 24 kombinácií, zatiaľ čo iné hovoria o 16 alfa a 8 beta pre 22 kombinácií.

Každá podjednotka má nasledujúcu štruktúru.

Alfa podjednotka

Alfa podjednotka má štruktúru s p-helixovou doménou siedmich listov alebo listov, ktoré tvoria hlavu, doménu v stehne, dve domény teľa, jednu transmembránovú doménu a tiež krátky cytoplazmatický chvost, ktorý nevykazuje enzymatickú aktivitu alebo väzba na aktín.

Poskytuje reťazce s približne 1 000 až 1 200 zvyškami. Môže viazať dvojmocné katióny.

U cicavcov, kde boli integríny študované najviac, môžu byť alfa podjednotky zoskupené podľa toho, či obsahujú vloženú doménu (alfa I).

S vloženou doménou Alpha I

AII vložená doména pozostáva z 200 aminokyselinových oblastí. Prítomnosť tejto domény v integrínoch naznačuje, že sú receptormi pre kolagén a leukocyty.

Nebola vložená žiadna doména

Alfa integríny, ktoré nemajú integrovanú doménu, sú rozdelené do 4 podrodín, ktoré uvidíme nižšie.

PS1

Glykoproteínové receptory, tiež nazývané laminíny, sú životne dôležité pre integráciu svalových, obličkových a kožných tkanív.

PS2

Táto podrodina je receptorom kyseliny arginylglycylaspartovej, známej tiež ako RGD alebo Arg-Gly-Asp.

PS3

Táto podrodina bola pozorovaná u bezstavovcov, najmä u hmyzu. Aj keď je toho málo známe, existujú štúdie hodnotiace jeho podstatnú úlohu vo funkčnej aktivite génu leukocytového integrínu CD11d u ľudí.

PS4

Táto podrodina je známa ako skupina alfa 4 / alfa 9 a obsahuje podjednotky s rovnakými menami.

Uvedené podjednotky sú schopné párovania s podjednotkami beta 1 a beta 7. Tiež zdieľajú ligandy veľmi podobné alfa podjednotkám, ktoré prezentujú vloženú doménu alfa I, ako sú molekuly adhézie vaskulárnych buniek, ligandy rozpustné v krvi, fibrinogén a ďalšie. vrátane dokonca patogénov.

Podjednotka beta

Štruktúra beta podjednotky pozostáva z hlavy, sekcie nazývanej stonka / noha, transmembránovej domény a cytoplazmatického chvosta. Hlava je zložená z beta I domény, ktorá je vložená do hybridnej domény, ktorá sa viaže k plexín-semafore-integrínovej doméne, známej tiež ako PSI.

Sekcia stoniek / stehien obsahuje štyri moduly rovnaké alebo veľmi podobné cysteínovému bohatému integrínovému epidermálnemu rastovému faktoru a, ako už bolo uvedené, cytoplazmatický chvost. Tento cytoplazmatický chvost, ako v alfa podjednotke, nemá žiadnu enzymatickú alebo aktín viažucu aktivitu.

Predstavujú reťazce s množstvom zvyškov, ktoré oscilujú medzi 760 a 790, a môžu viazať, podobne ako alfa podjednotky, dvojmocné katióny.

Integrínová signalizácia v epitelových bunkách. Prevzaté a upravené z K.murphy na anglickej Wikipédii.

Vlastnosti

Integríny majú viac funkcií, pre ktoré sú však známe najmä tie, ktoré uvidíme nižšie.

Pripojenie alebo spojenie bunky s extracelulárnou matricou

Spojenie, ktoré existuje medzi bunkou a extracelulárnou matricou vďaka integrínom, podporuje odolnosť bunky voči mechanickému tlaku a bráni ich strhnutiu z matrice.

Niekoľko štúdií naznačuje, že spojenie s bunkovou matricou je základnou požiadavkou na vývoj mnohobunkových eukaryotických organizmov.

Migrácia buniek je proces, v ktorom integríny zasahujú väzbou alebo väzbou na rôzne substráty. Vďaka tomu zasahujú do imunitnej reakcie a hojenia rán.

Transdukcia signálu z extracelulárnej matrice do bunky

Integríny sa zúčastňujú na procese prenosu signálu. To znamená, že zasahujú do prijímania informácií z extracelulárnej tekutiny, kódujú ju a ako reakcia začína zmena intracelulárnych molekúl.

Táto transdukcia signálu sa okrem iného podieľa na veľkom množstve fyziologických procesov, ako je napríklad programovaná deštrukcia buniek, diferenciácia buniek, meióza a mitóza (delenie buniek) a bunkový rast.

Integríny a rakovina

Niekoľko štúdií ukazuje, že integríny hrajú dôležitú úlohu pri vývoji nádoru, najmä pri metastázovaní a angiogenéze. Príkladom toho sú okrem iného integríny aVp3 a a1p1.

Tieto integríny súvisia s rakovinovým rastom, zvýšenou terapeutickou rezistenciou a hematopoetickými neoplazmami.

Evolučná perspektíva

Účinná adhézia medzi bunkami za vzniku tkanív bola bezpochyby rozhodujúcou charakteristikou, ktorá musí byť prítomná v evolučnom vývoji mnohobunkových organizmov.

Vznik rodiny integrínov bol vysledovaný až po objavení sa metazoanov asi pred 600 miliónmi rokov.

Skupina zvierat s histologickými vlastnosťami predkov sú porézne, obyčajne nazývané morské huby. U týchto zvierat k bunkovej adhézii dochádza extracelulárnou proteoglykánovou matricou. Receptory, ktoré sa viažu na túto matricu, majú typický motív viažuci integrín.

V skutočnosti sa v tejto skupine zvierat identifikovali gény súvisiace so špecifickými podjednotkami niektorých integrínov.

V priebehu evolúcie predchodca metazoanov získal integrín a doménu viažucu integrín, ktorá sa v tejto obrovskej skupine zvierat časom zachovala.

Štrukturálne je maximálna komplexnosť integrínov pozorovaná v skupine stavovcov. Existujú rôzne integríny, ktoré sa nenachádzajú v bezstavovcoch, s novými doménami. V skutočnosti bolo u ľudí identifikovaných viac ako 24 rôznych funkčných integrínov - zatiaľ čo v muške ovocnej Drosophila melanogaster je ich len 5.

Referencie

1. Integrín. Klinika University of Navarra. Získané z cun.es.
2. Pristúpenie. Atlas histológie rastlín a zvierat. Získané z mmegias.webs.uvigo.es.
3. B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis a kol. (2002). Molekulárna biológia bunky. 4. vydanie. New York: Garland Science. Integríny. Získané z ncbi.nlm.nih.gov.
4. RL Anderson, TW Owens a J. Matthew (2014). Štrukturálne a mechanické funkcie integrínov. Biofyzikálne prehľady.
5. Integrín. Obnovené z en.wikipedia.org.
6. Čo je integrín? MBINFO. Získané z mechanobio.info.
7. S. Mac Fhearraigh a D. Bruce. Úloha integrínov v bunkovej signalizácii. Obnovené zo stránky abcam.com.
8. AS Berghoff, O. Rajky, F. Winkler, R. Bartsch, J. Furtner, JA Hainfellner, SL Goodman, M. Weller, J. Schittenhelm, M. Preusser (2013). Invazívne vzorce v mozgových metastázach pevných rakovín. Neuro onkológia.