5.2.Адгезивные белки межклеточного матрикса. Фибронектин. Ламилин.

Белки матрикса: Структурные: коллаген , эластин

Адгезивные : фибронектин , ламинин

Матриксные металлопротеиназы

гемонектин и различные протеогликаны  

Участвуют в организации внеклеточного матрикса и в процессе прикрепления клеток к матриксу.

Фибронектин , помимо его роли в адгезии клеток к матриксу , направляет миграцию клеток в эмбрионах позвоночных . Вероятно, фибронектин способствует миграциям клеток, помогая им прикрепляться к матриксу. Адгезивный белок тенасцин , распространенный в матриксе эмбриональных тканей.

Белки внеклеточного матрикса могут также сами служить молекулами адгезии .

См. Белки внеклеточного матрикса : повышенный синтез и патологии почек

Белки Ena/VASP в клеточной или клеточно-матриксной адгезии

Фибронектин - это гликопротеид клеточных мембран, который обеспечивает адгезию грамположительной микрофлоры ротоглотки на эпителиальных клетках. По мере его разрушения на поверхности эпителия обнажаются рецепторы к грамотрицательным аэробным палочкам .

Адгезивные белки внеклеточного матрикса , к которым относится фибронектин , обычно содержат домены со специфическими сайтами связывания с другими макромолекулами матрикса, а также рецепторами на клеточной поверхности. Фибронектин - гликопротеин, димер из двух неидентичных субъединиц, соединенных парой дисульфидных связей. Каждая субъединица содержит функционально определенные стержнеобразные домены, которые, в свою очередь, содержат определенные повторы , обычно кодируемые отдельным экзоном.

Существуют множественные формы фибронектинов , кодируемые одним геном. Ген фибронектина , вероятно, возник в результате множественных дупликаций экзонов

На ранних этапах развития базальная мембрана состоит в основном из сети ламинина и не содержит (или содержит мало) коллагена типа IV . Ламинин, адгезивный гликопротеин - большой (молекулярная масса 850000) гибкий комплекс из длинных полипептидных цепей (А, B1, B2), ассоциированных в форме асимметричного креста и удерживаемых вместе при помощи дисульфидных связей. Содержит несколько функциональных доменов: связывающиеся с коллагеном типа IV , с гепаран сульфатом , с энтактином , c рецепторами ламинина на клеточной поверхности.

Ламининовые пептиды ( Laminin Peptides ) H-Cys-Ser-Arg-Ala-Arg-Lys-Gln-Ala-Ala-Ser-Ile-Lys-Val-Ala- Val-Ser-Ala-Asp-Arg-OH MW 2017,4

Пептид соответствует участку 2091-2108 A-цепи 6елка ламинина (включая N-концевой Cys). Опосредует прикрепления клеток к матриксу. Подобно ламинину, стимулирует рост нейрональных отростков ( Sefel G. et al., 1989 , Kanemoto T. et al., 1990 ).

H-Tyr-Ile-Gly-Ser-Arg-NH2 MW 593,7

Фрагмент, соответствующий последовательности 929-933 домена III В1-цепи ламинина . Минимальный пептидный участок, необходимый для связи с рецептором ламинина и ответственный за прикрепление клеток. При конкуренции с ламинином за связывание с рецептором клеточной поверхности, этот пентапептид ингибирует прикрепление клеток к базальной мембране; предупреждает образование метастазов , способствует миграции клеток

Фибронектин, компонент ЕСМ (внеклеточный матрикс) вовлечен в связывание со стромой в TBMC ( Zuckerman K.S., ea, 1985 , Bentley S.A., ea, 1983 ).

Гемопоэтические клетки синтезируют, выделяют и связывают фибронектин. ( Zuckerman K.S., ea, 1983 ).

В работах Patel ( Patel V.P., ea, 1984 , Patel V.P., ea, 1985 , Patel V.P., ea, 1986 , Patel V.P., ea, 1987 ) изучалось связывание фибронектина с предшественниками зритроидных клеток в процессе развития.

В этих работах впервые было показано, что не индуцированные MEL клетки специфически связываются с фибронектином и что индукция дифференцировки резко уменьшает связывание фибронектина. Можно предположить, что освобождение ретикулоцитов может быть вызвано модификацией сайтов связывания фибронектина на поверхности клеток ( Patel V.P., ea, 1984 ).

Показано, что в процессе созревания ретикулоциты теряют способность к связываннию фибронектина ( Patel V.P., ea, 1985 ).

( Patel V.P., ea, 1986 ) идентифицировали рецептор фибронектина на поверхности MEL клеток .

Фибронектин необходим для дифференцировки MEL клеток в ретикулоциты ( Patel V.P., ea, 1987 ). Фибронектин способен также связывать предшественники лимфоидных клеток и клетки других фенотипов ( Bernardi P., ea, 1987 , Giancotti F.G., ea, 1986 ).

Клетки лимфоидных линий связываются с двумя сайтами фибронектина, один из которых содержит RGD последовательность, а другой на С конце и содержит сайт высокой афинности для связывания гепарана ( Bernardi P., ea, 1987 ).

Фибронектин вовлечен в процессы взаимодействия гемопоэтических клеток человека ( Long M.W., ea, 1990 , Coulombel L., ea, 1988 , Tsai S., ea, 1986 , Tsai S., ea, 1987 ) и мыши ( Bentley S.A., ea, 1983 ).

Эритроидные бурст колонии образуют клетки (BFC-E) ассоциированные с клетками стромы. Они развиваются в ассоциации с фибробластами ( Tsai S., ea, 1986 ) и эта связь нарушается антителами к фибронектину ( Tsai S., ea, 1987 ).

Адгезия клеток-предшественников лишь частично ингибируется антителами к фибронектину ( Coulombel L., ea, 1988 ), что подтверждает идею о том, что и другие компоненты матрикса вовлечены в адгезивный процесс.

Множественные формы образуются в результате альтернативного сплайсинга одной молекулы РНК. Одна из форм - фибронектин плазменный - растворим, циркулирует в крови . Все другие формы собираются на поверхности клеток в фибронектиновые филаменты , откладывающиеся во внеклеточный матрикс . У человека образуется около 20 различных мРНК фибронектина, каждые из которых кодируют чем-то различающиеся субъединицы, в составе которых имеются домены, отвечающие за связывание с различными макромолекулами внеклеточного матрикса, (например, коллагена , гепарина ), а также со специфическими рецепторами на поверхности различных типов клеток (основным элементом рецепторо-связывающих повторов является RGD-последовательность .

Альтернативный сплайсинг , предположительно, позволяет клетке также образовывать наиболее подходжящую для нужд данной ткани и данного этапа развития форму фибронектина

Нектофибрины ( Nectofibrin Peptides )

H-Gly-Ala-Val-Ser-Thr-Ala-OH /человек/

H-The-Val-Pro-Thr-Ala-OH /крыса/

"Антифибронектиновые" пептиды. Структура "считана" с комплементарного участка ДНК, соответствующего домену фибронектина , ответственного за связывание клетки. При взаимодействии нектофибрина с участком Arg-Gly-Asp-Ser- оба пептида эффективно тормозят связывание фибронектина с рецептором. Антитела против нектофибрина могут служить средством распознавания рецептора фибронектина

Пептид, ингибирующий связывание фибриногена

( Fibrinigen-Binding Inhibitor Peptide )

H-His-His-Leu-Gly-Gly-Ala-Lys-Gln-Ala-Gly-Asp-Val-OH

Синтетический пептид; соответствует участку гамма-цепи фибриногена человека (последовательность 400-411) специфического узнавания рецептора тромбоцита . Сильный ингибитор связывания фибриногена, фибронектина , фактора Виллебрандта с тромбоцитами, активированными тромбином или АДФ ( Timmons S. et al., 1984 , Ferrell J. & Martin G., 1989 ).

Дистрофин  и ламинин - составные части большого дистрофин-гликопротеидного комплекса

Дистрофин в больших количествах находится в области сарколеммы, поддерживая целостность мембраны. Структурные изменения в сарколемме приводят к дегенерации цитоплазматических компонентов, усиленному входу ионов калия внутрь волокон, что вызывает гибель миофибрилл.

Причиной миопатии Дюшенна является дефект дистрофина - белка с молекулярной массой 427000, находящегося на внутренней поверхности сарколеммы . Дистрофин - составная часть большого дистрофин-гликопротеидного комплекса, состоящего из многих белков и связывающего внутриклеточный актин с ламинином внеклеточного матрикса ( рис. 383.1 ). Для понимания патогенеза миопатии компоненты этого комплекса можно разделить на 3 группы.

Первая группа включает в себя дистрофин, а также альфа- и бета- дистрогликаны . Дистрофин N-концом связан с F-актином, а карбоксильным концом - с бета-дистрогликаном. В свою очередь, бета-дистрогликан связывается с внеклеточным гликопротеидом альфа-дистрогликаном. В базальной мембране альфа-дистрогликан связан с ламинином альфа2.

Вторая группа объединяет четыре саркогликана : альфа-саркогликан (прежнее название "адгалин"), бета-саркогликан (прежнее название "A3b"), гамма-саркогликан и дельта-саркогликан.

В третью группу входит ламинин - компонент базальной мембраны; ламинин скелетных мышц называют ламинином-2. Молекула ламинина имеет гетеротримерную крестовидную структуру с одной тяжелой альфа-цепью и двумя легкими цепями - бета1 и гамма1. Альфа-цепь ламинина скелетных мышц называют ламинином альфа2. Функции отдельных компонентов этого комплекса еще не вполне изучены, но в целом он, видимо, играет роль в укреплении сарколеммы .

Ген дистрофина - один из самых крупных идентифицированных генов человека, его длина - 2 млн нуклеотидов. Он находится в сегменте Хр21 . В настоящее время известные мутации удается выявить примерно у двух третей больных миопатией Дюшенна . Делеции располагаются по длине гена неравномерно, чаще в его начале (5'-концевая область) и в середине. Течение болезни не зависит от размера делеции. Реже встречаются дупликации гена и точечные мутации.