Морфогенез путем взаимодействия между клеткой и субстратом Внеклеточный матрикс

Помимо всего прочего, клетки синтезируют макромолекулы, которые выделяются во внеклеточные пространства и обусловливают взаимодействия между клетками и их окружением. Такие молекулы называют адгезионными молекулами субстрата; они формируют внеклеточный матрикс. Роль различных видов матрикса в развитии многообразна. В одних случаях матрикс разделяет две соседние группы клеток и препятствует любым взаимодействиям между ними. В других случаях внеклеточный матрикс может служить субстратом, по которому клетки мигрируют, или даже индуцировать дифференцировку клеток некоторых типов. Один из видов матрикса представлен на рис. 15.36. Здесь пласт эпителиальных клеток лежит на слое рыхлой мезенхимной ткани. Эпителиальные клетки образовали плотный внеклеточный слой, называемый базальной пластинкой, а мезенхимные клетки образовали рыхлую ретикулярную пластинку. Оба этих слоя вместе составляют базальную мембрану пласта эпителиальных клеток. В состав внеклеточного матрикса вхо-

Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ УПОРЯДОЧЕННОСТЬ КЛЕТОК 35

Рис. 15.36. Локализация и формирование внеклеточного матрикса у куриного зародыша. Внеклеточный матрикс в месте соединения эпителиальных (вверху) и мезенхимных клеток (внизу). Эпителиальные клетки секретируют базальную пластинку, а мезенхимные клетки ретикулярную пластинку, образованную преимущественно из коллагена. (Фотография с любезного разрешения R.L. Trelsted.)

Рис. 15.37. Строение субъединицы и сборка сложного протеогликана. Повторяющийся дисахарид гликозаминогликан (в данном случае гиалуроновая кислота; см. табл. 15.2) прикрепляется к относительно небольшому коровому белку, образуя протеогликановые цепи. Эти цепи могут связываться друг с другом в более длинные гликозаминогликаны (в данном случае также гиалуроновая кислота), формируя сложные сети, которые стабилизируются линкерными гликопротеинами. (По Cheney, Lash, 1981.)

дят три основных компонента: коллаген, протеогликаны и гликопротеины.

Коллаген – это семейство гликопротеинов, содержащих в большом количестве остатки глицина и пролина. Выше мы уже говорили о том, что многие пролиновые и лизиновые группы подвергаются посттрансляционной модификации с образованием гидроксипролина и гидроксилизина. Являясь главной структурной опорой почти любого органа животных, коллаген составляет примерно половину общего белка тела. Большая часть коллагена (до 90%) обнаруживается во внеклеточном матриксе кожи, сухожилий и костей; этот коллаген относят к типу I. Существуют многочисленные иные типы коллагена, которые выполняют особые функции (табл. 15.2). Коллаген типа II секретируется главным обратом хрящевыми клетками, но его обнаруживают также в хорде и в стекловидном теле глаза. Коллаген типа III в основном содержится в кровеносных сосудах, а IV и V обнаруживается в различных базальных пластинках, выделяемых эпителиальными клетками (Vuorio, 1986). В последующих главах будет рассмотрена морфогенетическая роль различных типов коллагена при ветвлении зачатков органов и в процессе дифференцировки роговицы.

Протеогликаны - особый тип гликопротеинов, у которых: 1) масса углеводных остатков значительно превосходит массу белка и 2) углеводы представлены линейными цепями повторяющихся дисахаридов. Обычно один из сахаров дисахарида имеет аминогруппу, поэтому повторяющуюся единицу называют гликозаминогликаном. В табл. 15.3 дан перечень обычных гликозаминогликанов, а основная структура протеогликана показана на рис. 15.37. Взаимосвязанные белок и углевод формируют напоминающий паутину матрикс, и во многих случаях протеогликаны, окружая подвижные клетки, препятствуют их сближению (рис. 15.38). Консистенция внеклеточного матрикса зависит от соотношения коллагена и протеогликана. Хрящ, характеризующийся высоким содержанием протеогликанов, мягок, тогда как связки, в которых преобладают коллагеновые волокна, достаточно жестки. В базальных пластинках доминируют протеогликаны: образуя структурную опору, они выполняют здесь еще и роль молекулярного сита.

Один из таких протеогликанов – синдекан – представляет собой белок с молекулярной массой 33 000 дальтон, несущий хондроитинсульфатные и гепарансульфатные гликозаминогликаны. Он обнаружен в клеточной мембране и особенно выражен на базальной поверхности эпителиальных клеток в местах их контакта с базальной пластинкой. Заякоренный в клеточной мембране, синдекан может прикрепляться к фибронектину и к коллагену разных