İntegrinler: özellikleri, yapısı ve işlevleri

İntegrinler, hayvanlar alemine özgü görünen, büyük bir grup veya hücre yüzeyi protein ailesidir. Bunlar, diğer hücrelerle ve hücresel matris ile etkileşimi (yapışma şeklinde) sürdürmek için hücrelerin ana kaynağıdır.

Yapısı, alfa ve beta adı verilen iki alt birimden oluşur. Memelilerde, kombinasyonlarına ve ayrıca spesifik hücre veya dokunun fizyolojik durumlarına bağlı olarak etki edecek olan 16-18 alfa ünitesi ve 3-8 beta arasında olduğu bilinmektedir.

Yapışkan fonksiyonlara sahip birkaç protein vardır. Bununla birlikte, integrinler grubu, en çok dağıtılan ve hücre matrisinin bütün anahtar proteinleri ile etkileşime giren gruptur. İntegrinler, fagositoza, hücre göçüne ve yara iyileşmesine katılır ve metastaza katılımları için bile çok çalışılır.

özellikleri

Hücreler hücre hücre iskeletini bir hücreden diğerine ve / veya hücre dışı matrisin mekanik olarak bağlanmasıyla karakterize edilen proteinlerdir (bir hücre hücresi ve / veya hücre matrisi etkileşiminde). Biyokimyasal olarak, yapışmanın yapılıp yapılmadığını tespit ederler ve hücre dışı ortamı hücre içi ile bağlayan hücresel sinyalleri her iki yönde de iletirler.

İmmünoglobülinler, kaderin, selektinler ve syndecandlar gibi diğer reseptörlerle çalışırlar veya çalışırlar. İntegrinlerin ligandlarına gelince, bunlar diğerleri arasında fibronektin, fibrinojen, kollajen ve vitronektin ile oluşturulur.

Bunların ligandlarına bağlanması, kalsiyum veya magnezyum gibi hücre dışı iki değerli katyonlardan kaynaklanmaktadır. Birinin veya diğerinin kullanımı, spesifik integrin'e bağlı olacaktır.

İntegrinler, elektron mikroskopi gözlemlerine göre, 20 nanometreden daha fazla lipid çift tabakasına yansıyan, küre şeklindeki bir kafa ile sonlandırılmış uzun bir şekle sahiptir.

yapı

İntegrinler heterodimerlerdir, yani her zaman iki proteinden oluşan moleküllerdir. Her iki protein, alt birimler veya protomerler olarak kabul edilir ve alfa alt birim ve beta alt birim olarak farklılaştırılır. Her iki alt birim kovalent olmayan şekilde bağlanmıştır. 90 ila 160 kDa arasında bir moleküler kütle sunarlar.

Alfa ve beta alt birimlerinin sayısı, hayvanlar alemindeki farklı organizma grupları arasında değişmektedir. Meyve sineği ( Drosophyla ) gibi böceklerde, örneğin 5 alfa ve 2 beta alt birimi bulunurken, Caenorhabditis cinsinin nematod kurtlarında 2 alfa ve bir beta vardır.

Memelilerde, araştırmacılar sabit sayıda alt ünite olduğunu ve bunların kombinasyonlarını; Ancak, kaynakçada bu sayı ile ilgili bir fikir birliği yoktur. Örneğin, bazıları 18 alfa alt ünite, 8 beta ve 24 kombinasyon olduğunu söylerken, bazıları 22 kombinasyon için 16 alfa ve 8 beta konuşuyor.

Her alt birim aşağıdaki yapıya sahiptir.

Alfa alt birimi

Alfa alt birimi, kafayı oluşturan yedi yapraklı veya tabakaların hel-helisel bir alanı, uyluktaki bir alanı, iki baldırma alanı, tek bir zar-ötesi alanı ve ayrıca enzimatik aktivitesi olmayan kısa bir sitoplazmik kuyruğu olan bir yapıya sahiptir. aktin bağlama.

Yaklaşık 1000 ila 1200 kalıntı içeren zincirler sunar. İki değerli katyonları bağlayabilir.

Integrinlerin en çok çalışıldığı memelilerde alfa alt birimleri, yerleştirilmiş bir alan (alfa I) içerip içermediklerine göre gruplandırılabilir.

Alfa ile etki alanı ekledim

Girilen alfa I bölgesi, 200 amino asitten oluşan bir bölgeden oluşur. Bu alanın integrinlerde varlığı, bunların kolajen ve lökosit reseptörleri olduklarını gösterir.

Eklenmiş etki alanı olmadan

Entegre alana sahip olmayan alfa integrinleri, aşağıda göreceğimiz 4 alt aileye sınıflandırılır.

PS1

Glikoprotein reseptörleri, aynı zamanda lamininler olarak da adlandırılır, kas, böbrek ve cilt dokularını bütünleştirmek için hayati öneme sahiptir.

PS2

Bu alt aile, RGD veya Arg-Gly-Asp olarak da bilinen arginilglispartik asit için reseptördür.

PS3

Bu alt aile, omurgasızlarda, özellikle böceklerde gözlenmiştir. Bu konuda çok az şey bilinmesine rağmen, insanlarda lökosit integrin gen CD11d'nin fonksiyonel aktivitesindeki temel rolünü değerlendiren çalışmalar vardır.

PS4

Bu alt aile, alfa 4 / alfa 9 grubu olarak bilinir ve aynı isimlere sahip alt birimleri içerir.

Bahsedilen alt birimler beta 1 ve beta 7 alt birimleri ile eşleştirilebilirler, ayrıca vasküler hücre yapışma molekülleri, kanda çözünür ligandlar, fibrinojen ve diğerleri gibi alfa I eklenmiş alana sahip alfa alt birimlerine çok benzeyen ligandları paylaşırlar. Patojenler dahil olmak üzere.

Beta alt birimi

Yapısal olarak beta alt birimi, bir kafa, gövde / bacak adı verilen bir bölüm, bir transmembran alanı ve bir sitoplazmik kuyruktan oluşur. Kafa, PSI olarak da bilinen pleksin-semafor-integrin alanına bağlanan bir hibrid alana sokulan bir beta I alanından oluşur.

Gövde / bacak bölümü, sistein bakımından zengin integrin'in epidermal büyüme faktörüne eşit veya çok benzer dört modül içerir ve daha önce de belirtildiği gibi bir sitoplazmik kuyruk. Bu sitoplazmik kuyruk, alfa alt ünitesinde olduğu gibi, enzimatik aktiviteye veya aktin bağlamasına sahip değildir.

760 ile 790 arasında salınan ve alfa alt birimleri gibi iki değerli katyonları bir araya getirebilen birçok kalıntıya sahip zincirler sunarlar.

fonksiyonlar

Tamsayıların çok sayıda işlevi vardır, ancak bunlar esas olarak biliniyor, bir sonraki göreceğimiz olanlar.

Hücrenin hücre dışı matrikse birleşmesi veya bağlanması

İntegrinler sayesinde hücre ve hücre dışı matris arasında var olan bağlantı, hücrenin mekanik baskıya karşı direncini arttırır ve bunların matristen yırtılmalarını önler.

Bazı çalışmalar hücre matrisine bağlanmanın çok hücreli ökaryotik organizmaların gelişimi için temel bir gereksinim olduğunu göstermektedir.

Hücre göçü, integrinlerin farklı substratlara bağlanma veya bağlanma yoluyla müdahale ettiği bir işlemdir. Bu sayede bağışıklık tepkisi ve yara iyileşmesine müdahale ederler.

Sinyallerin hücre dışı matristen hücreye iletimi

İntegrinler sinyal iletimi sürecine katılır. Bu, hücre dışı sıvıdan bilgi alımına müdahale ettikleri anlamına gelir, onu kodlar ve yanıt olarak hücre içi moleküllerin değişmesine başlar.

Bu sinyal iletimi, programlanmış hücre imhası, hücre farklılaşması, mayoz ve mitoz (hücre bölünmesi) ve hücre büyümesi gibi çok sayıda fizyolojik sürece müdahale eder.

İntegrinler ve kanser

Bazı çalışmalar, integrinlerin tümörlerin gelişiminde, özellikle metastaz ve anjiyogenezde önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Buna bir örnek diğerleri arasında αVβ3 ve α1β1 integrinleridir.

Bu integrinler, kanserli büyüme, artan terapötik direnç ve hematopoetik neoplazmalar ile ilişkilendirilmiştir.

Evrimsel bakış açısı

Şüphesiz, dokular oluşturmak için hücreler arasında etkili bir yapışma, çok hücreli organizmaların evrimsel evriminde bulunması gereken önemli bir özellikti.

Integrin ailesinin ortaya çıkışı, yaklaşık 600 milyon yıl önce metazoanların görünümüne kadar izlenmiştir.

Atalarının histolojik özelliklerine sahip bir grup hayvan, genellikle deniz süngerleri olarak adlandırılan poriferadır. Bu hayvanlarda hücre yapışması, proteoglikanın hücre dışı bir matrisi ile meydana gelir. Bu matrise bağlanan reseptörler tipik bir integrin bağlama motifine sahiptir.

Aslında, bu hayvan grubunda bazı integrinlerin belirli alt birimleriyle ilgili genleri tanımlayabildik.

Evrim sırasında, metazoaların atası bu büyük hayvan grubunda zamanla korunmuş bir integrin ve bağlayıcı bir alan edinmiştir.

Yapısal olarak, integrinlerin maksimum karmaşıklığı omurgalılar grubunda görülür. Omurgasızlarda, yeni alan adlarında bulunmayan farklı integrinler vardır. Aslında, insanlarda 24'ten fazla farklı fonksiyonel integrin tanımlanmıştır - meyve sineği Drosophila melanogaster'da sadece 5 tane bulunur.