Adhezja ogniskowa

Immunofluorescencyjne zabarwienie aktyny (zielone) i ogniskowego białka adhezyjnego winkuliny (czerwone) w fibroblastach. Zrosty ogniskowe są widoczne jako czerwone kropki na końcach zielonych wiązek.

W biologii komórki zrosty ogniskowe (również zrosty komórkowo-macierzowe lub FA ) to duże zespoły makrocząsteczkowe , przez które siła mechaniczna i sygnały regulacyjne są przenoszone między macierzą zewnątrzkomórkową (ECM) a oddziałującą komórką. Dokładniej, zrosty ogniskowe są strukturami subkomórkowymi, które pośredniczą w efektach regulacyjnych (tj. zdarzeniach sygnałowych) komórki w odpowiedzi na adhezję ECM.

Zrosty ogniskowe służą jako mechaniczne połączenia z ECM i jako biochemiczne centrum sygnalizacyjne do koncentracji i kierowania licznymi białkami sygnalizacyjnymi w miejscach wiązania i grupowania integryn .

Struktura i funkcja

Zrosty ogniskowe to wielobiałkowe struktury zawierające integryny, które tworzą mechaniczne połączenia między wewnątrzkomórkowymi wiązkami aktynowymi a podłożem zewnątrzkomórkowym w wielu typach komórek. Zrosty ogniskowe to duże, dynamiczne kompleksy białkowe , przez które cytoszkielet komórki łączy się z ECM. Ograniczają się one do wyraźnie określonych zakresów komórki, w których błona plazmatyczna zamyka się w odległości 15 nm od podłoża ECM. Zrosty ogniskowe są w stanie ciągłego przepływu: białka łączą się i dysocjują z nim w sposób ciągły, gdy sygnały są przesyłane do innych części komórki, odnoszące się do wszystkiego, od ruchliwości komórki po cykl komórkowy . Zrosty ogniskowe mogą zawierać ponad 100 różnych białek, co sugeruje znaczną różnorodność funkcjonalną. Bardziej niż zakotwiczenie komórki, działają one jako nośniki sygnału (czujniki), które informują komórkę o stanie ECM, a tym samym wpływają na jej zachowanie. W osiadłych zrosty ogniskowe są dość stabilne w normalnych warunkach, podczas gdy w komórkach poruszających się ich stabilność jest zmniejszona: dzieje się tak, ponieważ w komórkach ruchomych zrosty ogniskowe są stale składane i rozkładane, gdy komórka ustanawia nowe kontakty na krawędzi natarcia i pęka stare kontakty na tylnej krawędzi komórki. Jednym z przykładów ich ważnej roli jest układ odpornościowy , w którym białe krwinki migrują wzdłuż śródbłonka tkanki łącznej , podążając za sygnałami komórkowymi do uszkodzonej tkanki biologicznej .

Morfologia

Powiązanie między zrostami ogniskowymi a białkami macierzy pozakomórkowej na ogół obejmuje integryny . Integryny wiążą się z białkami zewnątrzkomórkowymi poprzez krótkie sekwencje aminokwasowe, takie jak motyw RGD (znajdujący się w białkach, takich jak fibronektyna , laminina lub witronektyna ) lub motywy DGEA i GFOGER występujące w kolagenie . Integryny to heterodimery zbudowane z jednej podjednostki beta i jednej alfa. Podjednostki te występują w różnych formach, a odpowiadające im ligandy dzielą te receptory na cztery grupy: receptory RGD, receptory lamininy, receptory swoiste dla leukocytów i receptory kolagenu. Wewnątrzkomórkowa domena integryny wiąże się z cytoszkieletem za pośrednictwem białek adaptorowych, takich jak talin , α-aktynina , filamina , winkulina i tensyna . Wiele innych wewnątrzkomórkowych białek sygnalizacyjnych, takich jak kinaza adhezji ogniskowej , wiąże się i łączy z tym kompleksem białko-adapter integryna-cytoszkielet, co stanowi podstawę adhezji ogniskowej.

Dynamika adhezji z migrującymi komórkami

Dynamiczny montaż i demontaż zrostów ogniskowych odgrywa kluczową rolę w migracji komórek . Podczas migracji komórek zmienia się zarówno skład, jak i morfologia ogniskowej adhezji. Początkowo małe (0,25 μm²) zrosty ogniskowe zwane kompleksami ogniskowymi (FX) powstają na krawędzi natarcia komórki w lamellipodiach : składają się z integryny i niektórych białek adaptorowych, takich jak talin , paksylina i tensyna . Wiele z tych ogniskowych kompleksów nie dojrzewa i jest rozkładanych, gdy lamellipodia się wycofują. Jednak niektóre kompleksy ogniskowe dojrzewają do większych i stabilnych zrostów ogniskowych i rekrutują o wiele więcej białek, takich jak zyksyna . Rekrutacja składników do adhezji ogniskowej odbywa się w uporządkowany, sekwencyjny sposób. Po umieszczeniu adhezja ogniskowa pozostaje nieruchoma w stosunku do macierzy zewnątrzkomórkowej, a komórka wykorzystuje ją jako kotwicę, na której może pchać lub ciągnąć się po macierzy zewnątrzkomórkowej. W miarę jak komórka porusza się wzdłuż wybranej ścieżki, dana adhezja ogniskowa zbliża się coraz bardziej do krawędzi spływu komórki. Na krawędzi spływu komórki adhezja ogniskowa musi zostać rozpuszczona. Mechanizm tego jest słabo poznany i prawdopodobnie jest inicjowany różnymi metodami, w zależności od warunków komórki. Jedną z możliwości jest to, że zaangażowana jest zależna od wapnia proteaza kalpaina : wykazano, że hamowanie kalpainy prowadzi do hamowania separacji ogniskowej adhezji-ECM. Składniki adhezji ogniskowej należą do znanych substratów calpain i możliwe jest, że kalpain degraduje te składniki, aby pomóc w demontażu adhezji ogniskowej

Przepływ wsteczny aktyny

Montaż powstających zrostów ogniskowych jest wysoce zależny od procesu wstecznego przepływu aktyny. Jest to zjawisko w migrującej komórce, w której włókna aktynowe polimeryzują na krawędzi natarcia i płyną z powrotem w kierunku ciała komórki. To jest źródło trakcji wymaganej do migracji; adhezja ogniskowa działa jak sprzęgło molekularne, gdy łączy się z ECM i utrudnia wsteczny ruch aktyny, generując w ten sposób siłę ciągnącą (trakcję) w miejscu adhezji, która jest niezbędna do poruszania się komórki do przodu. Trakcję tę można zwizualizować za pomocą mikroskopii siły pociągowej . Powszechną metaforą wyjaśniającą przepływ wsteczny aktyny jest to, że duża liczba ludzi jest zmywana w dół rzeki, a kiedy to robią, niektórzy z nich trzymają się skał i gałęzi wzdłuż brzegu, aby zatrzymać ruch w dół rzeki. W ten sposób na skałę lub gałąź, na której się wiszą, generowana jest siła ciągnąca. Siły te są niezbędne do pomyślnego złożenia, wzrostu i dojrzewania zrostów ogniskowych.

Naturalny czujnik biomechaniczny

Zewnątrzkomórkowe siły mechaniczne, które są wywierane przez zrosty ogniskowe, mogą aktywować kinazę Src i stymulować wzrost zrostów. Wskazuje to, że zrosty ogniskowe mogą działać jako czujniki mechaniczne i sugeruje, że siła generowana przez miozyny może przyczyniać się do dojrzewania kompleksów ogniskowych. Zyskuje to dodatkowe wsparcie z faktu, że hamowanie sił generowanych przez miozynę prowadzi do powolnego demontażu zrostów ogniskowych poprzez zmianę kinetyki obrotu ogniskowych białek adhezyjnych.

Jednak związek między siłami działającymi na zrosty ogniskowe a ich dojrzewaniem kompozycyjnym pozostaje niejasny. Na przykład zapobieganie dojrzewaniu zrostów ogniskowych przez hamowanie aktywności miozyny lub zespołu włókien stresowych nie zapobiega siłom podtrzymywanym przez zrosty ogniskowe, ani nie zapobiega migracji komórek. Zatem propagacja siły przez zrosty ogniskowe może nie być wykrywana bezpośrednio przez komórki przez cały czas i skalę siły.

Ich rola w mechanosensie jest ważna dla durotaksji .

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Focal_adhesion&oldid=1123633125 ”