способность клеток слипаться друг с другом и с различными субстратами
АДГЕЗИЯ клеток (от латинского adhaesio - прилипание), способность их слипаться друг с другом и с различными субстратами. Адгезией обусловливается, по-видимому, гликокаликсом и липопротеидами плазматических мембраны. Выделяют два основных типа клеточной адгезии: клетка-внеклеточный матрикс и клетка-клетка. К белкам клеточной адгезии относятся: интегрины, функционирующие как клеточно-субстратные, так и межклеточные адгезивные рецепторы; селектины - адгезивные молекулы, обеспечивающие адгезию лейкоцитов к клеткам эндотелия ; кадгерины - кальций-зависимые гомофильные межклеточные белки; адгезивные рецепторы суперсемейства иммуноглобулинов, которые особенно важны в эмбриогенезе, при заживлении ран и иммунном ответе; хоминговые рецепторы - молекулы, обеспечивающие попадание лимфоцитов в специфическую лимфоидную ткань. Для большинства клеток характерна избирательная адгезия: после искусственной диссоциации клеток из разных организмов или тканей из суспензии собираются (агрегируют) в обособленные скопления преимущественно однотипные клетки. Адгезия нарушается при удалении из среды ионов Ca 2+ , обработке клеток специфическими ферментами (например, трипсином) и быстро восстанавливается после удаления диссоциирующего агента. С нарушением избирательности адгезии связана способность опухолевых клеток к метастазированию.
См. также:
Гликокаликс
ГЛИКОКАЛИКС (от греческого glykys - сладкий и латинского callum - толстая кожа), гликопротеидный комплекс, включённый в наружную поверхность плазматической мембраны в животных клетках. Толщина - несколько десятков нанометров...
Агглютинация
АГГЛЮТИНАЦИЯ (от латинского agglutinatio - приклеивание), склеивание и агрегация антигенных частиц (например, бактерий, эритроцитов, лейкоцитов и других клеток), а также любых инертных частиц, нагруженных антигенами, под действием специфических антител - агглютининов. Происходит в организме и может наблюдаться в пробирке...
При формировании ткани и в ходе её функционирования важную роль играют процессы межклеточной коммуникации - узнавание и адгезия.
Узнавание - специфическое взаимодействие клетки с другой клеткой или внеклеточным матриксом. В результате узнавания неизбежно развиваются следующие процессы: прекращение миграции клеток адгезия клеток образование адгезионных и специализированных межклеточных контактов формирование клеточных ансамблей (морфогенез) взаимодействие клеток между собой в ансамбле, с клетками других структур и молекулами внеклеточного матрикса.
Адгезия - одновременно и следствие процесса клеточного узнавания, и механизм его реализации - процесс взаимодействия специфических гликопротеинов соприкасающихся плазматических мембран распознавших друг друга клеточных партнёров (рис. 4-4) или специфических гликопротеинов плазматической мембраны и внеклеточного матрикса. Если специальные гликопротеины плазматических мембран взаимодействующих клеток образуют связи, то это и означает, что клетки узнали друг друга. Если специальные гликопротеины плазматических мембран узнавших друг друга клеток остаются в связанном состоянии, то это поддерживает слипание клеток - клеточную адгезию.
Рис. 4-4. Молекулы адгезии в межклеточной коммуникации. Взаимодействие трансмембранных молекул адгезии (кадгерины) обеспечивает узнавание клеточных партнёров и их прикрепление друг к другу (адгезию), что позволяет клеткам-партнёрам формировать щелевые контакты, а также передавать сигналы от клетки к клетке не только при помощи диффундирующих молекул, но и путём взаимодействия встроенных в мембрану лигандов со своими рецепторами в мембране клетки-партнёра.
Адгезия - способность клеток избирательно прикрепляться друг к другу или к компонентам внеклеточного матрикса. Клеточную адгезию реализуют специальные гликопротеины - молекулы адгезии. Исчезновение молекул адгезии из плазматических мембран и разборка адгезионных контактов позволяет клеткам начать миграцию. Узнавание мигрирующими клетками молекул адгезии на поверхности других клеток или во внеклеточном матриксе обеспечивает направленную (адресную) миграцию клеток. Иными словами, в ходе гистогенеза клеточная адгезия контролирует начало, ход и конец миграции клеток и образование клеточных сообществ; адгезия - необходимое условие поддержания тканевой структуры. Прикрепление клеток к компонентам внеклеточного матрикса осуществляют точечные (фокальные) адгезионные контакты, а прикрепление клеток друг к другу - межклеточные контакты.
При формировании ткани и в ходе её функционирования важную роль играют процессы межклеточной коммуникации:
- узнавание,
- адгезия.
Узнавание - специфическое взаимодействие клетки с другой клеткой или внеклеточным матриксом. В результате узнавания неизбежно развиваются следующие процессы:
- прекращение миграции клеток,
- адгезия клеток,
- образование адгезионных и специализированных межклеточных контактов.
- формирование клеточных ансамблей (морфогенез),
- взаимодействие клеток между собой в ансамбле и с клетками других структур.
Адгезия - одновременно и следствие процесса клеточного узнавания, и механизм его реализации - процесс взаимодействия специфических гликопротеинов соприкасающихся плазматических мембран распознавших друг друга клеточных партнёров или специфических гликопротеинов плазматической мембраны и внеклеточного матрикса. Если специальные гликопротеины плазматических мембран взаимодействующих клеток образуют связи, то это и означает, что клетки узнали друг друга. Если специальные гликопротеины плазматических мембран узнавших друг друга клеток остаются в связанном состоянии, то это поддерживает слипание клеток - клеточную адгезию .
Роль молекул адгезии клеток в межклеточной коммуникации . Взаимодействие трансмембранных молекул адгезии (кадгерины) обеспечивает узнавание клеточных партнёров и их прикрепление друг к другу (адгезию), что позволяет клеткам-партнёрам сформировать щелевые контакты, а также передавать сигналы от клетки к клетке не только при помощи диффундирующих молекул, но и путём взаимодействия встроенных в мембрану лигандов со своими рецепторами в мембране клетки-партнёра. Адгезия - способность клеток избирательно прикрепляться друг к другу или к компонентам внеклеточного матрикса. Клеточную адгезию реализуют специальные гликопротеины - молекулы адгезии . Прикрепление клеток к компонентам внеклеточного матрикса осуществляют точечные (фокальные) адгезионные контакты, а прикрепление клеток друг к другу - межклеточные контакты. В ходе гистогенеза клеточная адгезия контролирует:
начало и конец миграции клеток,
образование клеточных сообществ .
Адгезия - необходимое условие поддержания тканевой структуры. Узнавание мигрирующими клетками молекул адгезии на поверхности других клеток или во внеклеточном матриксе обеспечивает не случайную, а направленную миграцию клеток . Для образования ткани необходимо, чтобы клетки объединились и были связаны между собой в клеточные ансамбли. Клеточная адгезия важна для образования клеточных сообществ практически всех типов тканей.
Молекулы адгезии специфичны для каждого типа ткани . Так, Е-кадгерин связывает клетки эмбриональных тканей, Р-кадгерин - клетки плаценты и эпидермиса, N-CAM - клетки нервной системы и т.д. Адгезия позволяет клеточным партнёрам обмениваться информацией через сигнальные молекулы плазматических мембран и щелевые контакты. Удержание в соприкосновении при помощи трансмембранных молекул адгезии взаимодействующих клеток позволяет другим мембранным молекулам связываться между собой для передачи межклеточных сигналов.
Различают две группы молекул адгезии:
- семейство кадгерина,
- надсемейство иммуноглобулинов (Ig).
Кадгерины - трансмембранные гликопротеины нескольких типов. Надсемейство иммуноглобулинов включает несколько форм молекул адгезии нервных клеток - (N-CAM), молекулы адгезии L1, нейрофасцин и другие. Они экспрессируются преимущественно в нервной ткани.
Адгезионный контакт. Прикрепление клеток к молекулам адгезии внеклеточного матрикса реализуют точечные (фокальные) адгезионные контакты. Адгезионный контакт содержит винкулин, α-актинин, талин и другие белки. В образовании контакта участвуют также трансмембранные рецепторы - интегрины, объединяющие внеклеточные и внутриклеточные структуры. Характер распределения макромолекул адгезии во внеклеточном матриксе (фибронектин, витронектин) определяет место окончательной локализации клетки в формирующейся ткани.
Структура точечного адгезионного контакта . С белковыми макромолекулами внеклеточного матрикса (фибронектин, витронектин) взаимодействует трансмембранный белок-рецептор интегрин, состоящий из α- и β-цепей. На цитоплазматической стороне клеточной мембраны β-СЕ интегрина связывается с талином, взаимодействующим с винкулином. Последний связывается с α-актинином, образующим поперечные связи между актиновыми нитями.
Межклеточная и клеточно-субстратная формы адгезии лежат в основе формирования тканей (морфогенеза) и обеспечивают отдельные стороны иммунных реакций животного организма. Адгезия, или прилипание, определяет организацию эпителиев и их взаимодействие с базальной мембраной.
Есть основания рассматривать интегрины в качестве наиболее древней в эволюции группы адгезионных молекул, некоторые из которых обеспечивают отдельные стороны клеточно-клеточных и клеточно-эндотелиальных взаимодействий, важных в реализации иммунных реакций организма (Kishimoto et al., 1999). Интегрины являются двусубъединичными белками, ассоциированными с цитоплазматической мембраной эукариотических клеток. Интегрины а5Р|, а4Р|, avp3 участвуют в фагоцитозе патогенов и клеточного дебриса, опсонизированных фибронектином и (или) витронекти- ном (Blystone, Brown, 1999). Как правило, поглощение этих объектов важно при поступлении второго сигнала, формируемого в экспериментальных условиях при активации протеинкиназы фор- боловыми эфирами (Blystone et аі., 1994). Лигирование интегрина avp3 в нейтрофилах активирует FcR-опосредованный фагоцитоз и продукцию активных форм кислорода клеткой (Senior et аі., 1992). Необходимо отметить, что лиганды интегринов, несмотря на свое структурное разнообразие, часто содержат последовательность из 3 аминокислот - аргинин, глицин, аспарагиновая кислота (RGD), или мотив адгезии, который распознается интегринами. В связи с этим в экспериментальных условиях очень часто синтетические RGD-содержащие пептиды проявляют в зависимости от постановки опытов либо свойства агонистов, либо ингибиторов лигандов интегринов (Johansson, 1999).
У беспозвоночных роль адгезионных молекул наиболее обстоятельно изучена при исследовании развития нервной системы Drosophila melanogaster (Hortsch, Goodman, 1991) и морфогенеза нематоды Caenorhabditis elegans (Kramer, 1994). У них выявлено большинство представленных у позвоночных адгезионных рецепторов и их лигандов, за исключением селектинов. Все эти молекулы в той или иной степени участвуют в процессах адгезии, которые обеспечивают и иммунные реакции беспозвоночных. Наряду с ними у некоторых беспозвоночных выявлены такие молекулы как пероксинектин и пептид распластывания (spreading) плазмо- цитов, которые также участвуют в адгезионных процессах.
У разных раков достаточно хорошо изучена система адгезионных молекул и их роль в иммунитете (Johansson, 1999). Речь, в частности, идет о белках клеток крови рака Pacifastacus lenius- culus. У них открыт белок пероксинектин, являющийся одним из лигандов адгезионных взаимодействий. Его молекулярная масса составляет около 76 кДа, и он ответственен за адгезию и распластывание клеток крови рака (Johansson, Soderhall, 1988). В со-
Основные семейства молекул клеточной адгезии
|
ставе этого белка есть существенный по размерам домен, гомологичный по структуре и функции миелопероксидазе позвоночных. Таким образом, молекула пероксинектина сочетает в себе свойства адгезионных и пероксидазных белков (Johansson et al., 1995). В С-концевой области пероксинектина, в составе его пероксидаз- ного домена, имеется KGD (лизин, глицин, аспарагиновая кислота) последовательность, которая предположительно участвует в адгезии и в связывании с интегринами. Пероксинектин стимулирует процессы инкапсуляции и фагоцитоза. Как адгезионная, так и пероксидазная активности пропероксинектина после его секреции из клеток активируются в присутствии липополисахаридов или р-1,3-гликанов, что связывают с действием сериновых про- теиназ на пропероксинектин. Интегрин является, по-видимому, рецептором пероксинектина. Кроме интегрина, пероксинектин может связываться еще и с другими белками клеточной поверхности (Johansson et al., 1999). К последним принадлежит, в частности (Си, 2п)-супероксиддисмутаза, являющаяся поверхностным, нетрансмембранным белком цитоплазматической мембраны. Взаимодействие двух белков может быть особенно важным в случае продукции антимикробных производных.
Пероксинектин-подобные белки выявлены и у других членистоногих. Из клеток крови креветки Penaeus monodon выделена кДНК на 78 % идентичная ДНК пероксинектинарака. В ее составе есть последовательность нуклеотидов, кодирующая RLKKGDR последовательность, полностью гомологичную в сравниваемых белках. 80 кДа белок из клеток берегового краба Carcinus maenas и 90 кДа белок таракана Blaberus craniifer также сходны с перок- синектином структурно и функционально, стимулируя адгезию и фагоцитоз. Из клеток дрозофилы также выделена кДНК, ответственная за синтез предполагаемой пероксидазы. Кроме того, у нее известен 170 кДа белок внеклеточного матрикса, имеющий перок- сидазный, Ig-подобный, лейцин-богатый и проколлаген-богатый домены (Nelson et al., 1994). У круглого червя С. elegans также обнаружены гомологичные пероксидазные последовательности.
Для миелопероксидазы (МПО) человека также продемонстрирована способность поддерживать клеточно-молекулярную адгезию (Johansson et al., 1997) моноцитов и нейтрофилов, но не недифференцированных клеток линии HL-60. Адгезивным рецептором для МПО предположительно является ашр2 интегрин (CDllb/CD18, или Mac-І, или рецептор комплемента третьего типа CR3).
Предполагается, что за рассматриваемые свойства МПО ответственна последовательность KLRDGDRFWWE, гомологичная соответствующему фрагменту молекулы пероксинектина. Есть основания предполагать, что секретируемая нейтрофилами МПО является эндогенным лигандом его ашр2 интегрина. Это предположение "поддерживается наблюдением, в котором установлена способность антител к МПО человека подавлять адгезию цитокин-примированных нейтрофилов на пластике и коллагене (Ehrenstein et al., 1992). Не исключено, что взаимодействие пе- роксидаз с интегринами имеет место уже у первых многоклеточных животных - губок, так как у них обнаружены и интегрины (Brower et al., 1997) и пероксидазы.
Интегрины беспозвоночных вовлечены в такие иммунные реакции как инкапсуляция и формирование узелков (nodules). Это положение поддерживается опытами с RGD-пептидами на членистоногих, моллюсках и иглокожих. RGD-пептиды подавляют клеточное распластывание, инкапсуляцию, агрегацию и формирование узелков.
У беспозвоночных известно еще несколько типов белковых молекул, которые способствуют клеточно-клеточной и клеточно-субстратной адгезии. Это, например, 18кДа гемагглютинин клеток крови мечехвоста Limulus polyphemus (Fujii et al., 1992). Этот агглютинирующий агрегационный фактор имеет структурную гомологию с 22 кДа белком внеклеточного матрикса человека - дерматопонтином. Гемоцитин из клеток крови шелкопряда
Bombyx mori также запускает аггрегацию клеток крови, т. е. является гемагглютинином. Этот белок содержит домен, сходный с таковым фактора Ван Виллибрандта, который участвует в гемостазе у млекопитающих, а также область подобную лектину С-типа.
Другой тип адгезионных молекул, известных как селектины, выявлен у позвоночных животных. Селектины в своей структуре содержат лектиновый EGF-подобный (epithelial growth factor) и CRP-подобный (complement regulatory protein) домены. Они связывают клеточноассоциированные сахара - лиганды - и инициируют преходящие начальные взаимодействия клеток крови, мигрирующих в очаги воспаления, с эндотелием. Активация клеточной адгезии может иметь место только при синтезе определенных адгезионных молекул и (или) их переносе на поверхность взаимодействующих клеток. Адгезионные рецепторы могут быть активированы по так называемому «inside-out signaling» пути, по которому цитоплазматические факторы, взаимодействуя с цитоплазматическими доменами рецепторов, активируют внеклеточные лигандсвязывающие сайты последних. Так, например, осуществляется увеличение аффинитета интегринов тромбоцитов к фибриногену, достигаемое специфическими агонистами, которые инициируют рассматриваемый процесс на уровне цитоплазмы тромбоцитов (Hughes, Plaff, 1998).
Необходимо подчеркнуть, что многие адгезионные молекулы (кадхерины, интегрины, селектины и Ig-подобные белки) участвуют в морфогенетических процессах, а их вовлечение в иммунные реакции является частным проявлением этой важной функции. И хотя, как правило, эти молекулы не участвуют непосредственно в распознавании ПАМП, тем не менее они обеспечивают возможность мобилизации клеток иммунной системы в области проникновения микроорганизмов. В этом заключается их важная функциональная роль в обеспечении иммунных реакций у животных (Johansson, 1999). Именно экспрессия адгезионных молекул на клетках иммунной системы, эндотелии и эпителиях в значительной степени способствует неотложному характеру мобилизации противоинфекционных механизмов врожденного иммунитета животных.
План I. Определение адгезии и её значение II. Адгезивные белки III. Межклеточные контакты 1. Контакты клетка-клетка 2. Контакты клетка-матрикс 3. Белки межклеточного матрикса
Определение адгезии Клеточная адгезия – это соединение клеток, приводящее к формированию определённых правильных типов гистологических структур, специфичных для данных типов клеток. Механизмы адгезии определяют архитектуру тела – его форму, механические свойства и распределение клеток различных типов.
Значение межклеточной адгезии Соединения клеток образуют пути сообщения, позволяя клеткам обмениваться сигналами, координирующими их поведение и регулирующими экспрессию генов. Прикрепления к соседним клеткам и внеклеточному матриксу влияет на ориентацию внутренних структур клетки. Установление и разрыв контактов, модификация матрикса участвуют в миграции клеток внутри развивающегося организма и направляют их движение при репарационных процессах.
Адгезивные белки Специфичность клеточной адгезии определяется наличием на поверхности клеток белков клеточной адгезии Белки адгезии Интегрины Ig-подобные белки Селектины Кадгерины
Кадгерины проявляют свою адгезионную способность только в присутствии ионов Ca 2+. По структуре классический кадгерин представляет собой трансмембранный протеин, существующий в форме параллельного димера. Кадгерины находятся в комплексе с катенинами. Участвуют в межклеточной адгезии.
Интегрины – это интегральные белки гетеродимерной структуры αβ. Участвуют в образовании контактов клетки с матриксом. Узнаваемым локусом в этих лигандах является трипептидная последовательность –Арг-Гли-Асп (RGD).
Селектины представляют собой мономерные белки. Их N-концевой домен обладает свойствами лектинов, т. е. имеет специфическое сродство к тому или иному концевому моносахараду олигосахаридных цепей. Т. о. , селектины могут узнавать определенные углеводные компоненты на поверхности клеток. За лектиновым доменом следует серия из трех-десяти других доменов. Из них одни, влияют на конформацию первого домена, а другие принимают участие в связывании углеводов. Селектины играют важную роль в процессе трансмиграции лейкоцитов в участок повреждения L-селектин (лейкоциты) при воспалительной реакции. E-селектин (эндотелиальные клетки) P-селектин (тромбоциты)
Ig-подобные белки (ICAMs) Адгезивные Ig и Ig-подобные белки находятся на поверхности лимфоидных и ряда других клеток (например, эндотелиоцитов), выступая в качестве рецепторов.
B-клеточный рецептор имеет структуру близкую к структуре классических иммуноглобулинов. Он состоит из двух одинаковых тяжелых цепей и двух одинаковых легких цепей, соединенных между собой несколькими бисульфидными мостиками. B-клетки одного клона имеют на поверхности Ig лишь одной иммуноспецифичности. Поэтому B-лимфоциты наиболее специфично реагируют с антигенами.
T-клеточный рецептор Т-клеточный рецептор состоит из одной α и одной β цепей, соединенных бисульфидным мостиком. В альфа и бетах цепях можно выделить вариабельные и константные домены.
Типы соединения молекул Адгезия может осуществляться на основе двух механизмов: а) гомофильного – молекулы адгезии одной клетки связываются с молекулами того же типа соседней клетки; б) гетерофильного, когда две клетки имеют на своей поверхности разные типы молекул адгезии, которые связываются между собой.
Клеточные контакты Клетка – клетка 1) Контакты простого типа: а) адгезионные б) интердигитация (пальцевые соединения) 2) контакты сцепляющего типа – десмосомы и адгезивные пояски; 3) контакты запирающего вида – плотное соединение 4) Коммуникационные контакты а) нексусы б) синапсы Клетка – матрикс 1)Полудесмосомы; 2)Фокальные контакты
Архитектурные типы тканей Эпителиальные Много клеток – мало межклеточного вещества Межклеточные контакты Соединительные Много межклеточного вещества – мало клеток Контакты клеток с матриксом
Общая схема строения клеточных контактов Межклеточные контакты, а также контакты клетки с межклеточных контактов образуются по следующей схеме: Элемент цитоскелета (актиновые- или промежуточные филаменты) Цитоплазма Плазмалемма Межклеточное пространство Ряд специальных белков Трансмембранный белок адгезии (интегрин или кадгерин) Лиганд трансмембранного белка Такой же белой на мембране другой клетки, либо белок внеклеточного матрикса
Контакты простого типа Адгезионные соединения Это простое сближение плазмолемм соседних клеток на расстояние 15 -20 нм без образования специальных структур. При этом плазмолеммы взаимодействуют друг с другом с помощью специфических адгезивных гликопротеидов – кадгеринов, интегринов и др. Адгезионные контакты представляют собой точки прикрепления актиновых филаментов.
Контакты простого типа Интердигитация (пальцевидное соединение) (№ 2 на рисунке) представляет собой контакт, при котором плазмолемма двух клеток, сопровождая друга, инвагинирует в цитоплазму сначала одной, а затем – соседней клетки. За счет интердигитаций увеличивается прочность соединения клеток и площадь их контакта.
Контакты простого типа Встречаются в эпителиальных тканях, здесь они образуют вокруг каждой клетки поясок (зона прилипания); В нервной и соединительной тканях присутствуют в форме точечных сообщений клеток; В сердечной мышце обеспечивают косвенное сообщение сократительного аппарата кардиомиоцитов; Вместе с десмосомами адгезивные контакты образуют вставные диски между клетками миокарда.
Контакты сцепляющего типа Десмосома представляет собой небольшое округлое образование, содержащее специфические внутри- и межклеточные элементы.
Десмосома В области десмосомы плазмолеммы обеих клеток с внутренней стороны утолщены – за счёт белков десмоплакинов, образующих дополнительный слой. От этого слоя в цитоплазму клетки отходит пучок промежуточных филаментов. В области десмосомы пространство между плазмолеммами контактирующих клеток несколько расширено и заполнено утолщенным гликокаликсом, который пронизан кадгеринами– десмоглеином и десмоколлином.
Полудесмосома обеспечивает контакт клеток с базальной мембраной. По структуре гемидесмосомы напоминают десмосомы и тоже содержат промежуточные филаменты, однако образованы другими белками. Основные трансмембранные белки– интегрины и коллаген XVII. С промежуточными филаментами они соединяются при участии дистонина и плектина. Основной белок межклеточного матрикса, к которому клетки присоединяются с помощью гемидесмосом – ламинин.
Поясок сцепления Адгезивный поясок, (поясок сцепления, поясная десмосома) (zonula adherens), – парное образование в виде лент, каждая из которых опоясывает апикальные части соседних клеток и обеспечивает в этой области их прилипание друг к другу.
Белки поясков сцепления 1. Утолщение плазмолеммы со стороны цитоплазмы образовано винкулином; 2. Нити, отходящие в цитоплазму образованы актином; 3. Сцепляющим белком выступает E-кадгерин.
Сравнительная таблица контактов сцепляющего типа Тип контакта Десмосома Соединение Утолщения со стороны цитоплазмы Сцепляющий белок, тип сцепления Нити, отходящие в цитоплазму Клетка- клетка Десмоплакин Кадгерин, гомофильные Промежуточные филаменты Полудесмосома Клетка- межклеточный матрикс Пояски сцепления Клетка-клетка Дистонин и плектин Винкулин Интегрин, Промежуточные гетерофильное филаменты с ламинином Кадгерин, гомофильное Актин
Контакты сцепляющего типа 1. Десмосомы образуются между клетками тканей, подвергающихся механическим воздействиям (эпителиальные клетки, клетки сердечной мышцы); 2. Полудесмосомы связывают эпителиальные клетки с базальной мембраной; 3. Адгезивные пояски встречается в апикальной зоне однослойного эпителия, часто примыкая к плотному контакту.
Контакт запирающего типа Плотный контакт Плазмолеммы клеток прилегают друг к другу вплотную, сцепляясь с помощью специальных белков. Тем самым обеспечивается надёжное отграничение двух сред, находящихся по разные стороны от пласта клеток. Распространены в эпителиальных тканях, где составляют наиболее апикальную часть клеток (лат. zonula occludens).
Белки плотного контакта Основными белками плотных контактов являются клаудины и окклюдины. Через ряд специальных белков к ним крепится актин.
Контакты коммуникационного типа Щелевидные соединения (нексусы, электрические синапсы, эфапсы) Нексус имеет форму круга диаметром 0, 5 -0, 3 мкм. Плазмолеммы контактирующих клеток сближены и пронизаны многочисленными каналами, которые связывают цитоплазмы клеток. Каждый канал состоит из двух половин – коннексонов. Коннексон пронизывает мембрану лишь одной клетки и выступает в межклеточную щель, где стыкуется со вторым коннексоном.
Транспорт веществ через нексусы Между контактирующими клетками существует электрическая и метаболическая связи. Через каналы коннексонов могут диффундировать неорганические ионы и низкомолекулярные органические соединения – сахара, аминокислоты, промежуточные продукты метаболизма. Ионы Ca 2+ меняют конфигурацию коннексонов – так, что просвет каналов закрывается.
Контакты коммуникационного типа Синапсы служат для передачи сигнала от одних возбудимых клеток к другим. В синапсе различают: 1) пресинаптическую мембрану (Пре. М), принадлежащую одной клетке; 2) синаптическую щель; 3) постсинаптическую мембрану (По. М) – часть плазмолеммы другой клетки. Обычно сигнал передается химическим веществом – медиатором: последний диффундирует от Пре. М и воздействует на специфические рецепторы в По. М.
Коммуникационные соединения Тип Синапти ческая щель Проведен ие сигнала Синаптическа я задержка Скорость импульса Точность передачи сигнала Возбуждение /торможение Способность к морфофизиол огическим изменениям Хим. Широкая (20 -50 нм) Строго от Пре. М к По. М + Ниже Выше +/+ + Эфапс Узкая (5 нм) В любом направлен ии - Выше Ниже +/- -
Плазмодесмы Представляют собой цитоплазматические мостики, соединяющие соседние клетки растений. Плазмодесмы проходят через канальцы поровых полей первичной клеточной стенки, полость канальцев выстлана плазмалеммой. В отличие от десмосом животных, плазмодесмы растений образуют прямые цитоплазматические межклеточные контакты, обеспечивающие межклеточный транспорт ионов и метаболитов. Совокупность клеток, объединённых плазмодесмами, образуют симпласт.
Фокальные контакты клеток Фокальные контакты представляют собой контакты между клетками и внеклеточным матриксом. Трансмембранными белками адгезии фокальных контактов являются различные интегрины. С внутренней стороны плазмалеммы к интегрину прикреплены актиновые филаменты с помощью промежуточных белков. Внеклеточным лигандом выступают белки внеклеточного матрикса. Встречаются в соединительной ткани
Белки межклеточного матрикса Адгезивные 1. Фибронектин 2. Витронектин 3. Ламинин 4. Нидоген (энтактин) 5. Фибриллярные коллагены 6. Коллаген IV типа Антиадгезивные 1. Остеонектин 2. тенасцин 3. тромбоспондин
Адгезионные белки на примере фибронектина Фибронектин – гликопротеин, построенный из двух идентичных полипептидных цепей, соединённых дисульфидными мостиками у своих С-концов. Полипептидная цепь фибронектина содержит 7 -8 доменов, на каждом из которых расположены специфические центры для связывания разных веществ. Благодаря своей структуре фибронектин может выполнять интегрирующую роль в организации межклеточного вещества, а также способствовать адгезии клеток.
Фибронектин имеет центр связывания трансглутаминазы – фермента, катализирующего реакцию соединения остатков глутамина одной полипептидной цепи с остатками лизина другой белковой молекулы. Это позволяет сшивать поперечными ковалентными связями молекулы фибронектина друг с другом, коллагеном и другими белками. Таким способом структуры, возникающие путем самосборки, фиксируются прочными ковалентными связями.
Виды фибронектина В геноме человека один ген пептидной цепи фибронектина, но в результате альтернативного сплайсинга и посттрансляционной модификации образуется несколько форм белка. 2 основные формы фибронектина, : 1. Тканевый (нерастворимый) фибронектин синтезируется фибробластами или эндотелиоцитами, глиоцитами и эпителиальными клетками; 2. Плазменный (растворимый) фибронектин синтезируется гепатоцитами и клетками ретикулоэндотелиальной системы.
Функции фибронектина Фибронектин вовлечен в разнообразные процессы: 1. Адгезия и распространение эпителиальных и мезенхимальных клеток; 2. Стимуляция пролиферации и миграции эмбриональных и опухолевых клеток; 3. Контроль дифференцировки и поддержание цитоскелета клеток; 4. Участие в воспалительных и репаративных процессах.
Заключение Таким образом, система клеточных контактов, механизмов клеточной адгезии и внеклеточного матрикса играет принципиальную роль во всех проявлениях организации, функционирования и динамики многоклеточных организмов.
