Внеклеточные гликопротеины

Внеклеточный матрикс содержит и много других специализированных молекул, таких, как фибронектин, ламинин и энтактин. Эти крупные гликопротеины, по всей вероятности, обеспечивают организацию коллагена, протеогликана и клеток в упорядоченную структуру.

Фибронектин - это очень крупный (молекулярная масса-460 000 дальтон) гликопротеиновый димер, синтезируемый фибробластами, хондроцитами, эндотелиальными клетками, макрофагами и некоторыми эпителиальными клетками, в частности гепатоцитами и амниоцитами. Одна из функций фибронектина состоит в том, что он служит общей адгезивной молекулой, связывая клетки с различными субстратами, такими, как коллаген и протеогликаны. Помимо этого, фибронектин организует внеклеточный матрикс при помощи нескольких особых сайтов связывания, взаимодействие которых с определенными молекулами обусловливает объединение клеток со своим внеклеточным матриксом.

Как уже упоминалось в предыдущих главах, фибронектин играет важную роль в миграции клеток, выстилая путь, по которому клетки мигрируют. У многих видов мезодермальные клетки в процессе гаструляции мигрируют по фибронектиновым поверхностям и при локальном удалении фибронектина движение их прекращается.

Ламинин является основным компонентом базальных пластинок. Он образован тремя пептидными цепями и, как фибронектин, может связываться с коллагеном, гликозаминогликанами и клетками. Известно, что, как и фибронектин, ламинин играет роль в организации внеклеточного матрикса, способствует адгезии и росту клеток, изменяет форму клеток и позволяет клеткам мигрировать.

Интегрины - рецепторы клеток к фибронектину и ламинину

Способность клеток связываться с перечисленными выше гликопротеинами зависит от экспрессии на поверхности клеток рецепторов клеточной мембраны для «сайта связывания клетки» этих крупных молекул. Было обнаружено, что рецепторный комплекс к фибронектину не только связывает фибронектин на наружной поверхности клетки, но одновременно и связывает белки цитоскелета изнутри. Таким образом, фибронектиновый рецепторный комплекс пронизывает клеточную мембрану, соединяя два типа матрикса. На внутренней поверхности клеточной мембраны он служит местом заякоривания актиновых микрофиламентов, обусловливающих движение клетки, а на внешней ее поверхности он связывается с фибронектином внеклеточного матрикса. Это семейство рецепторных белков было названо интегринами, поскольку они интегрируют внутриклеточные и внеклеточные конструкции, позволяя им работать вместе.

Контактные модификации и морфогенез

Наличие внеклеточного матрикса может приводить либо к разъединению клеток, либо к их объединению. Если связь клеток осуществляется посредством внеклеточного матрикса, то базальная пластинка обычно формируется только на одной стороне. Такое расположение позволяет прилежащим клеткам контактировать и взаимодействовать посредством своих боковых поверхностей. Существуют три основных типа специализированных клеточных контактов: плотные контакты, десмосомы и щелевые контакты.

Плотные контакты обеспечивают наиболее тесные клеточные взаимодействия; они используются для разделения внеклеточного пространства на на функциональные области (отдельные отсеки), или компартменты. Эту способность формировать компартменты мы уже отмечали ранее, когда речь шла о плотных контактах, образуемых наружными клетками бластоцисты млекопитающих.

Десмосомы часто встречаются в тех случаях, когда клетки соединяются для формирования непроницаемой ткани. В цитоплазме прилежащих клеток обнаруживаются локальные утолщения, образованные фибриллярным белком. Ширина промежутка между клетками составляет 200-350 нм и заполнено гликопротеиновым цементом. Клетки, соединенные посредством десмосом, отделить друг от друга очень трудно.

Щелевые контакты можно обнаружить между прилежащими клетками многих типов, находящимися на расстоянии от 20 до 40 нм. Это пространство пересекают тончайшие отростки, которые служат не для разделения компартментов, а для коммуникации клеток друг с другом. Клетки, связанные коммуникационными каналами, называются «сопряженными»; они могут обмениваться друг с другом небольшими молекулами и ионами. У большинства зародышей по крайней мере ранние бластомеры связаны щелевыми контактами, в результате чего небольшие растворимые молекулы и ионы свободно проходят между ними. И снова мы можем обратиться к уже обсуждавшимся примерам: так, клетки внутренней клеточной массы зародышей млекопитающих сопряжены посредством щелевых контактов, а в ходе развития некоторых моллюсков щелевые контакты формируются в точно определенное время, когда возникает необходимость передачи информации от одного бластомера к другому.

В 1782 году французский эссеист Дени Дидро описал проблему морфогенеза, возникшую в горячечном бреду у известного физика, которому казалось, что тело образовано мириадами «крошечных чувствительных телец», но который никак не мог понять, каким образом этот агрегат может стать организмом. Результаты современных исследований показали, что упорядоченность во многом обусловлена молекулами на поверхности самих клеток.