Struktura integryn, funkcje i perspektywa ewolucyjna



Iazotany są to białka transbłonowe odpowiedzialne za pośredniczenie w adhezji między komórkami. Białka te mają część, która rozciąga się na środowisko poza komórką i może wiązać się z innymi białkami w macierzy zewnątrzkomórkowej. Inne mogą wiązać się z innymi sąsiadującymi komórkami, z bakteryjnymi polisacharydami lub niektórymi białkami wirusowymi.

Wszystkie te interakcje, w których uczestniczą integryny, generują stabilność pod względem różnych połączeń komórkowych, tworzenia macierzy zewnątrzkomórkowej, tworzenia agregatów płytek krwi, ustanawiania połączeń komórkowych w układzie odpornościowym, między innymi zdarzeń o znaczeniu biologicznym.

Integryny znaleziono w różnych organizmach, takich jak ssaki, ptaki, ryby i niektóre proste eukarionty, takie jak gąbki, nicienie i muszka owocowa..

Indeks

  • 1 Struktura
    • 1.1 Ogólne cechy strukturalne integryn
    • 1.2 Charakterystyka podjednostek
    • 1.3 Zależność kowalencyjna między podjednostkami
  • 2 Funkcje
  • 3 Perspektywa ewolucyjna
  • 4 odniesienia

Struktura

Strukturalne ogólne integryny

Integryny są glikoproteinami. Białka są makrocząsteczkami utworzonymi przez długie łańcuchy aminokwasów, które mają wiele różnych funkcji w organizmach. Termin „gliko” odnosi się do obecności węglowodanów (zwanych również węglowodanami) w łańcuchu aminokwasów.

Ta glikoproteina jest transbłonowa, to znaczy przecina błonę komórkową komórki. W integrynie można wyróżnić trzy domeny: domenę pozakomórkową, która umożliwia połączenie z innymi strukturami, domenę, która przecina błonę komórkową, i domenę, która znajduje się wewnątrz komórki i łączy się z cytoszkieletem.

Część zewnątrzkomórkowa

Jedną z najważniejszych cech integryn jest to, że część, która daje się na zewnątrz komórki ma kształt kulisty. Mają one szereg miejsc, które umożliwiają rozpoznawanie cząsteczek znajdujących się w macierzy. Sekwencje te składają się z aminokwasów argininy, glicyny i asparaginianu.

Ta część, która uczestniczy w unii, ma długość około 60 reszt aminokwasowych

Część przezbłonowa

Sekwencja białka przechodzącego przez błonę komórkową charakteryzuje się strukturą typu helisy alfa. Następnie dwa łańcuchy są zanurzone w cytoplazmie komórki.

Część cytoplazmatyczna

Już w cytoplazmie komórki można połączyć inne struktury, niezależnie od tego, czy są to różne białka, czy cytoszkielet, taki jak między innymi talin, aktyna..

„Ogon”, który znajduje się w cytoplazmie, ma średnią długość 75 reszt aminokwasowych (chociaż istnieją wyjątki z ponad 1000 w tym regionie).

Mechanizm ten pozwala integrynom funkcjonować jako pomost dla wymiany informacji, która jest dość dynamiczna: białka wiążą cząsteczki macierzy zewnątrzkomórkowej z cząsteczkami, które znajdują się wewnątrz, generując szereg sygnałów i przekazując informacje.

Charakterystyka podjednostek

Każda integryna jest tworzona przez niekowalencyjne połączenie dwóch transbłonowych glikoprotein: podjednostki α i β. Ponieważ podjednostki te nie są równe, mówi się, że integryna jest heterodimerem (hetero według różnych i dimer przez połączenie dwóch podjednostek). Łańcuch α ma długość prawie 800 aminokwasów, a β 100 aminokwasów.

Podjednostka α ma dwa łańcuchy połączone wiązaniami disiarczkowymi i ma kulistą głowę z miejscami wiązania dwuwartościowego kationu. Z drugiej strony podjednostka β jest bogata w reszty aminokwasu cysteiny, a część wewnątrzkomórkowa może pośredniczyć w interakcjach z szeregiem łączących się białek.

Zależność kowalencyjna między podjednostkami

Istnieje 18 łańcuchów α i 8 łańcuchów β. Różne kombinacje obu podjednostek określają istniejące integryny z minimum 24 różnymi dimerami.

Kombinacje mogą być podane w następujący sposób: α z β lub α z kilkoma łańcuchami β. Nici β są odpowiedzialne za określenie, jak specyficzne będzie wiązanie i są częścią integryny odpowiedzialną za pośredniczenie w oddziaływaniu z cząsteczką docelową.

W ten sposób określone kombinacje podjednostek określają, która cząsteczka będzie połączona. Na przykład, integryna utworzona z podjednostką α3 i β1 jest specyficzna dla oddziaływania z fibronektyną.

Ta integryna jest znana jako α3β1 (Aby je nazwać, wystarczy podać numer podjednostki jako indeks dolny). Podobnie integryna α2β1 wiąże się z kolagenem.

Funkcje

Integryny są kluczowymi białkami umożliwiającymi interakcję między komórką a środowiskiem, ponieważ posiadają receptory zrostu do różnych składników macierzy zewnątrzkomórkowej. W szczególności wiązanie zachodzi między matrycą a cytoszkieletem.

Dzięki tym właściwościom integryny odpowiadają za regulację kształtu, orientacji i ruchu komórki.

Ponadto integryny są zdolne do aktywacji różnych szlaków wewnątrzkomórkowych. Cytoplazmatyczna część integryny może wyzwolić łańcuch sygnałowy.

To oddziaływanie prowadzi do globalnej odpowiedzi komórkowej, jak ma to miejsce w przypadku konwencjonalnych receptorów sygnałowych. Szlak ten prowadzi do zmian w ekspresji genów.

Perspektywa ewolucyjna

Skuteczna adhezja między komórkami w celu utworzenia tkanek była bez wątpienia kluczową cechą, która powinna była być obecna w ewolucyjnej ewolucji organizmów wielokomórkowych.

Pojawienie się rodziny integryn wywodzi się z pojawienia się przeżuwaczy około 600 milionów lat temu.

Grupą zwierząt o rodowych cechach histologicznych są porifera, powszechnie nazywane gąbkami morskimi. U tych zwierząt adhezja komórek zachodzi przez zewnątrzkomórkową macierz proteoglikanu. Receptory wiążące się z tą matrycą mają typowy motyw wiążący integrynę.

W rzeczywistości w tej grupie zwierząt zidentyfikowaliśmy geny związane ze specyficznymi podjednostkami niektórych integryn.

W trakcie ewolucji przodek przeżuwaczy nabył integrynę i domenę wiążącą, która została zachowana w tej ogromnej grupie zwierząt..

Strukturalnie, maksymalna złożoność integryn jest widoczna w grupie kręgowców. Istnieją różne integryny, które nie występują u bezkręgowców, z nowymi domenami. W istocie zidentyfikowano ponad 24 różne integryny funkcjonalne u ludzi - podczas gdy w muszce owocowej Drosophila melanogaster jest tylko 5.

Referencje

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... i Walter, P. (2013). Niezbędna biologia komórki. Garland Science.
  2. Campbell, I. D., i Humphries, M. J. (2011). Struktura integryny, aktywacja i interakcje. Perspektywy Cold Spring Harbor w biologii, 3(3), a004994.
  3. Cooper, G. M. i Hausman, R. E. (2007). Komórka: podejście molekularne. Waszyngton, DC, Sunderland, MA.
  4. Kierszenbaum, A. L. (2012). Histologia i biologia komórki. Elsevier Brazylia.
  5. Koolman, J. i Röhm, K. H. (2005). Biochemia: tekst i atlas. Ed. Panamericana Medical.
  6. Quintero, M., Monfort, J. i Mitrovic, D. R. (2010). Choroba zwyrodnieniowa stawów / choroba zwyrodnieniowa stawów: biologia, fizjopatologia, klinika i leczenie / biologia, patofizjologia, klinika i leczenie. Ed. Panamericana Medical.
  7. Takada, Y., Ye, X., & Simon, S. (2007). Integryny. Biologia genomu, 8(5), 215.