INTEGRINER: EGENSKABER, STRUKTUR OG FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

De integriner er en stor gruppe eller familie af proteiner, tilsyneladende unik for dyreriget celleoverfladen. De er den vigtigste ressource for celler til at opretholde interaktion (i form af vedhæftning) med andre celler og med cellematrixen.

Dens struktur består af to underenheder kaldet alfa og beta. Hos pattedyr er det kendt, at der er mellem 16-18 alfaenheder og 3-8 betaer, som vil virke afhængigt af deres kombination, og også på den fysiologiske tilstand af cellen eller det specifikke væv.

Tegning af molekylstrukturen af ​​ITGB3-proteinet (beta 3-integrin). Taget og redigeret fra: Emw.

Der er adskillige proteiner, der har klæbemiddelfunktioner. Imidlertid er gruppen af ​​integriner den, der er mest distribueret og interagerer med alle nøgleproteinerne i cellematrixen. Integriner deltager i fagocytose, cellemigration og sårheling og studeres endda stærkt for deres deltagelse i metastase.

egenskaber

De er proteiner, der er kendetegnet ved mekanisk at forbinde det celleformige cytoskelet af en celle til en anden og / eller til den ekstracellulære matrix (i en celle-celle og / eller celle-matrix-interaktion). Biokemisk detekterer de, hvorvidt adhæsion har fundet sted eller ikke, og transducerer cellulære signaler, der forbinder det ekstracellulære miljø med det intracellulære, i begge retninger.

De fungerer eller fungerer med andre receptorer, såsom immunglobilliner, cadherin, selectiner og syndecander. Med hensyn til liganderne i integrinerne består disse blandt andet af fibronectin, fibrinogen, collagen og vitronectin.

Forbindelsen af ​​disse til deres ligander skyldes ekstracellulære divalente kationer, såsom calcium eller magnesium. Brugen af ​​den ene eller den anden afhænger af det specifikke integrin.

Integriner har en langstrakt form, der slutter i et jordformet hoved, der ifølge elektronmikroskopiobservationer rager mere end 20 nanometer fra lipid-dobbeltlaget.

Struktur

Integriner er proteiner, der tillader kommunikation mellem celler.

Kilde: Berkshire Community College Bioscience Image Library

Integriner er heterodimerer, det vil sige, de er molekyler, der altid består af to proteiner. Begge proteiner betragtes som underenheder eller protomerer og er differentieret som alfa-underenheder og beta-underenheder. Begge underenheder er ikke-kovalent forbundet. De har en molekylmasse på mellem 90 og 160 kDa.

Antallet af alfa- og beta-underenheder varierer mellem forskellige grupper af organismer i dyreriget. I insekter såsom frugtfluen (Drosophyla) er der for eksempel 5 alfa- og 2 beta-underenheder, mens der i nematode-orme af slægten Caenorhabditis findes 2 alphas og en beta.

Hos pattedyr antyder forskerne, at der er et fast antal underenheder og kombinationer af disse; der er dog ingen konsensus i litteraturen om dette antal. Nogle nævner for eksempel, at der er 18 alfa-underenheder, 8 beta og 24 kombinationer, mens andre taler om 16 alpha og 8 beta for 22 kombinationer.

Hver underenhed har den følgende struktur.

Alfa-underenhed

Alfa-underenheden har en struktur med et ß-helix-domæne på syv lag eller ark, der danner hovedet, et domæne i låret, to domæner af læggen, et enkelt transmembran-domæne og også en kort cytoplasmatisk hale, der ikke præsenterer enzymatisk aktivitet eller bindende for actin.

Det præsenterer kæder med ca. 1000 til 1200 rester. Det kan binde divalente kationer.

Hos pattedyr, hvor integrinerne er mest undersøgt, kan alfa-underenhederne grupperes efter, hvorvidt de indeholder et indsat domæne (alfa I) eller ej.

Med indsat domæne Alpha I

Det indsatte alfa I-domæne består af en 200 aminosyreregion. Tilstedeværelsen af ​​dette domæne i integrinerne indikerer, at de er receptorer for kollagen og leukocytter.

Intet domæne indsat

Alfaintegrinerne, der ikke har det integrerede domæne, klassificeres i 4 underfamilier, som vi vil se nedenfor.

PS1

Glycoproteinreceptorer, også kaldet lamininer, er afgørende for at integrere muskel-, nyre- og hudvæv.

PS2

Denne underfamilie er receptoren for arginylglycylasparaginsyre, også kendt som RGD eller Arg-Gly-Asp.

PS3

Denne underfamilie er observeret hos hvirvelløse dyr, især insekter. Selvom der ikke er kendt lidt om det, er der undersøgelser, der vurderer dets væsentlige rolle i den funktionelle aktivitet af CD11d-leukocytintegringenet hos mennesker.

PS4

Denne underfamilie er kendt som alpha 4 / alpha 9-gruppen og omfatter underenhederne med de samme navne.

Nævnte underenheder er i stand til at parre med beta-1 og beta-7-underenhederne.De deler også ligander, der ligner meget alfa-underenhederne, der præsenterer det indsatte alfa-domæne, såsom vaskulære celleadhæsionsmolekyler, blodopløselige ligander, fibrinogen og andre. inklusive endda patogener.

Beta-underenhed

Strukturelt består beta-underenheden af ​​et hoved, et afsnit kaldet stilken / benet, et transmembrane domæne og en cytoplasmatisk hale. Hovedet er sammensat af et beta I-domæne, der indsættes i et hybriddomæne, der binder til plexin-semaphore-integrin-domænet, også kendt som PSI.

Stam / benafsnittet indeholder fire moduler, der er ens eller meget lig den cysteinrige integrinepidermale vækstfaktor og, som allerede nævnt, en cytoplasmatisk hale. Denne cytoplasmatiske hale, som i alfa-underenheden, har ingen enzymatisk eller actin-bindende aktivitet.

De præsenterer kæder med et antal rester, der svinger mellem 760 og 790, og de kan binde, ligesom alfa-underenhederne, bivalente kationer.

Integrinsignalering i epitelceller. Taget og redigeret fra K.murphy på engelsk Wikipedia.

Funktioner

Integrins har flere funktioner, men de er hovedsageligt kendt for dem, som vi vil se nedenfor.

Fastgørelse eller kobling af cellen til den ekstracellulære matrix

Forbindelsen der findes mellem cellen og den ekstracellulære matrix takket være integrinerne favoriserer cellens modstand mod mekanisk tryk og forhindrer dem i at blive revet fra matrixen.

Flere undersøgelser antyder, at kobling til cellematrixen er et grundlæggende krav for udvikling af multicellulære eukaryote organismer.

Cellevandring er en proces, hvor integriner griber ind ved binding eller kobling til forskellige underlag. Takket være dette griber de ind i immunresponsen og sårheling.

Signaltransduktion fra den ekstracellulære matrix til cellen

Integriner deltager i signaltransduktionsprocessen. Dette betyder, at de griber ind i modtagelsen af ​​information fra den ekstracellulære væske, de koder for den, og derefter begynder ændringen af ​​intracellulære molekyler som et svar.

Denne signaltransduktion er involveret i et stort antal fysiologiske processer såsom programmeret celleødelæggelse, celledifferentiering, meiose og mitose (celledeling) og cellevækst blandt andre.

Integriner og kræft

Flere undersøgelser viser, at integriner spiller en vigtig rolle i tumorudvikling, især ved metastase og angiogenese. Et eksempel på dette er integrinerne aVp3 og al1p1 blandt nogle andre.

Disse integriner har været relateret til kræftvækst, forøget terapeutisk resistens og hæmatopoietiske neoplasmer.

Evolutionsperspektiv

En effektiv vedhæftning mellem celler til dannelse af væv var uden tvivl en afgørende egenskab, der må have været til stede i den evolutionære udvikling af multicellulære organismer.

Fremkomsten af ​​integrinfamilien er spores tilbage til metazoernes udseende for omkring 600 millioner år siden.

En gruppe dyr med forfedres histologiske egenskaber er de porøs, ofte kaldet havsvampe. Hos disse dyr forekommer celleadhæsion af en ekstracellulær proteoglycan-matrix. Receptorer, der binder til denne matrix, har et typisk integrin-bindende motiv.

Faktisk er der i denne dyregruppe identificeret gener relateret til specifikke underenheder af nogle integriner.

I løbet af udviklingen erhvervede stamfader til metazoerne et integrin og et integrin-bindende domæne, der er blevet bevaret over tid i denne enorme dyregruppe.

Strukturelt ses integrins maksimale kompleksitet i gruppen af ​​hvirveldyr. Der er forskellige integriner, der ikke findes i hvirvelløse dyr, med nye domæner. Faktisk er der identificeret mere end 24 forskellige funktionelle integriner hos mennesker - mens der i frugtfluen Drosophila melanogaster kun er 5.

Referencer

1. Integrin. University of Navarra Clinic. Gendannes fra cun.es.
2. Tiltrædelse. Atlas for plante- og dyrehistologi. Gendannes fra mmegias.webs.uvigo.es.
3. B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, et al. (2002). Cellens molekylærbiologi. 4. udgave. New York: Garland Science. Integriner. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
4. RL Anderson, TW Owens & J. Matthew (2014). Strukturelle og mekaniske funktioner af integriner. Biofysiske anmeldelser.
5. Integrin. Gendannet fra en.wikipedia.org.
6. Hvad er integrin? MBINFO. Gendannes fra mechanobio.info.
7. S. Mac Fhearraigh & D. Bruce. Integrins rolle i cellesignalisering. Gendannes fra abcam.com.
8. AS Berghoff, O. Rajky, F. Winkler, R. Bartsch, J. Furtner, JA Hainfellner, SL Goodman, M. Weller, J. Schittenhelm, M. Preusser (2013). Invasion mønstre i hjernemetastaser af faste kræftformer. Neuro onkologi.