Laminínu je proteín, ktorý je extracelulárnej matrix z bazálnej membrány epiteliálnych tkanív stavovcov. Tento typ proteínu poskytuje väzobnú podporu medzi bunkami spojivového tkaniva, takže fungujú pri ich súdržnosti a zhutňovaní.
Všeobecne sú laminíny zodpovedné za usporiadanie zložitej proteínovej siete, ktorá tvorí extracelulárnu matricu alebo bazálnu membránu tkanív. Laminíny sa typicky nachádzajú v spojení s proteínmi, ako sú kolagén, proteoglykány, entaktíny a heparan sulfáty.
Laminíny a ich účasť na bazálnej membráne stavovcov (Zdroj: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prostredníctvom Wikimedia Commons)
Táto zložitá základná membrána, usporiadaná podľa laminínov, oddeľuje epitelové časti tkanív, to znamená, že každá extracelulárna matrica oddeľuje endotel od mezotelu a extracelulárna matrica mezotelu oddeľuje túto vrstvu od epitelu.
Veľa výskumov ukázalo, že expresia mutovaných laminínových génov je pre bunku potenciálne letálna, pretože sú tiež zodpovedné za reguláciu takmer všetkých komplexných interakcií, ktoré sa vyskytujú v bazálnej membráne.
Vo všetkých stavovcoch existuje veľká rozmanitosť laminínových rodín. Tieto sa líšia zložením, formou, funkciou a pôvodom. U toho istého jedinca možno nájsť v rôznych tkanivách rôzne laminíny, z ktorých každý je prispôsobený prostrediu tkaniva, ktoré ho exprimuje.
Vlastnosti laminínov
Laminínové monoméry alebo jednotky sú tvorené heterotrimérom troch rôznych glykoproteínových reťazcov. Tieto proteíny obsahujú veľa rôznych domén (multidomény) a sú nevyhnutnou súčasťou skorého embryonálneho vývoja tkanív.
Bežný tvar laminínov je akýsi „kríž“ alebo „Y“, hoci niektoré majú tvar dlhej tyče so štyrmi vetvami. Táto malá zmena umožňuje každému typu laminínu regulovať správnu integráciu z akejkoľvek polohy v tkanive.
Laminíny majú vysokú molekulovú hmotnosť, ktorá sa môže meniť v závislosti od typu laminínu, od 140 do 1000 kDa.
Všeobecne má každá bazálna membrána v sebe jeden alebo viac rôznych typov laminínov a niektorí vedci navrhujú, aby laminíny určovali veľkú časť fyziologickej funkcie bazálnych membrán tkaniva, kde sa nachádzajú.
U stavovcov bolo nájdených najmenej 15 rôznych typov laminínov klasifikovaných do rodiny, pretože sú tvorené z rovnakých trimérov, ale s rôznymi kombináciami. U bezstavovcov sa našli 1 až 2 rôzne triméry.
Súčasné štúdie naznačujú, že laminíny všetkých stavovcov vznikali diferenciáciou ortologických génov, to znamená, že všetky gény, ktoré kódujú laminíny, majú spoločný pôvod z bezstavovcov.
štruktúra
Napriek veľkému počtu funkcií, ktoré laminíny regulujú, majú pomerne jednoduchú štruktúru, ktorá je z väčšej časti zachovaná medzi rôznymi známymi typmi.
Každý laminín je zložený z troch rôznych reťazcov, ktoré sú vzájomne prepletené a vytvárajú druh „prepleteného vlákna“. Každý z týchto troch reťazcov je identifikovaný ako alfa (a), beta (P) a gama (y).
Tvorba triméru každého laminínu závisí od spojenia C-koncovej oblasti každého z jeho reťazcov. Vo vnútri každej molekuly sú tieto reťazce spárované prostredníctvom peptidových väzieb a troch disulfidových mostíkov, ktoré dávajú štruktúre veľkú mechanickú pevnosť.
Schematická schéma štruktúry laminínu (Zdroj: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prostredníctvom Wikimedia Commons)
Pozorovania typických laminínových monomérov pomocou elektrónovej mikroskopie podrobne opisujú, že štruktúra je druh asymetrického kríža, ktorý má dlhé rameno približne 77 nm (nanometre) charakterizované výrazným guľovitým tvarom na jednom z jeho koncov.
Ďalej sú pozorované tri krátke ramená, dve pri približne 34 nm a jedno pri približne 48 nm. Každé rameno končí v guľovom konci, ktorý je podobný hlavnému reťazu, ale má menšiu veľkosť.
Rozdiel medzi rôznymi typmi laminínov je spôsobený hlavne rozdielmi v a reťazcoch, ktoré sa môžu zložiť najmenej tromi rôznymi spôsobmi; hoci v súčasnosti boli identifikované variácie pre všetky reťazce:
- 5 rôznych variantov alebo reťazcov laminínu a
- 3 variácie p reťazcov
- 3 variácie pre y reťazce
Vlastnosti
Najdôležitejšou a bežne študovanou funkciou laminínov je interakcia s receptormi, ktoré sa kotvia na bunkových membránach buniek susediacich s bazálnymi membránami, kde sa nachádzajú.
Táto interakcia spôsobuje, že sa tieto proteíny podieľajú na regulácii viacerých bunkových aktivít a signálnych dráh. Je potrebné uviesť, že ich funkcie závisia od ich interakcie so špecifickými receptormi na bunkovom povrchu (mnohé z membránových receptorov sú v súčasnosti klasifikované podľa ich schopnosti viazať sa na laminíny).
Integríny sú receptory, ktoré interagujú s laminínmi a „neintegrínové“ receptory sú tie, ktoré nemajú schopnosť viazať sa na tieto proteíny. Väčšina receptorov „neintegrínového“ typu sú proteoglykány, niektoré dystroglykány alebo syndekany.
K dozrievaniu tkanív telových orgánov dochádza s náhradou skorých laminínov, ktoré boli spočiatku umiestnené v bazálnej membráne tkanív tvoriacich juvenilné orgány.
Z laminínov je najviac študovaný typ laminín-1, ktorý je priamo spojený s rastom axónov prakticky akéhokoľvek typu neurónu v podmienkach in vitro, pretože tieto regulujú pohyb „rastového kužeľa“ v povrch neurónov.
Nomenklatúra a druhy
Biochemici považujú laminínovú rodinu za veľmi veľkú proteínovú rodinu, o ktorej je stále málo známych. Moderné nástroje však umožnia nahliadnuť do nových typov laminínov v krátkom čase.
Každý z týchto proteínov je označený číslom začínajúcim 1 končiacim číslovaním na 15 (laminin-1, laminin-2 … laminin-15).
Používa sa aj iný typ nomenklatúry, ktorý označuje typ reťazca, ktorý má každý laminin. Napríklad, laminin-11 je zložený z alfa (a) -5 reťazca, beta (P) -2 reťazca a gama (y) -1 reťazca, takže ho možno pomenovať laminin-521.
Okrem toho je každý laminín klasifikovaný podľa funkcie, s ktorou je spojený, a tiež podľa špecifického tkaniva tela, na ktorom sa zúčastňuje. Niektoré príklady laminínov sú:
- Lamina-1: podieľa sa na vývoji epitelu
- Laminín-2: zúčastňuje sa na myogénnom vývoji všetkých tkanív, periférneho nervového systému a matrice glomerúl.
- Lamina-3: podieľa sa na križovatkách na myo-šľachách
- Lamina-4: pôsobí v neuromuskulárnych uzloch a v mezangiálnej matrici glomerúl
- Laminín-5, 6 a 7: pôsobia prednostne na epidermálne tkanivá.
Referencie
- Miner, JH, a Yurchenco, PD (2004). Laminínové funkcie v morfogenéze tkanív. Annu. Cell Dev. Biol., 20, 255-284.
- Rasmussen, DGK a Karsdal, MA (2016). Laminíny. V Biochemistry of Collagens, Laminins and Elastin (s. 163-196). Academic Press.
- Sasaki, T., Fässler, R., & Hohenester, E. (2004). Laminín: jadro zostavy bazálnej membrány. The Journal of Celí Biology, 164 (7), 959-963.
- Timpl, R., Engel, J. & Martin, GR (1983). Laminín - multifunkčný proteín bazálnych membrán. Trends in Biochemical Sciences, 8 (6), 207-209.
- Timpl, R., Rohde, H., Robey, PG, Rennard, SI, Foidart, JM, a Martin, GR (1979). Laminín - glykoproteín z bazálnych membrán. Journal of Biological Chemistry, 254 (19), 9933-9937.
- Tryggvason, K. (1993). Rodina lamininov. Aktuálny názor na bunkovú biológiu, 5 (5), 877-882.