Den laminin er et protein, som er den ekstracellulære matrix af basalmembran af epitelvæv i hvirveldyr. Denne type protein tilvejebringer en bindende understøtning mellem cellerne i bindevævet, så de fungerer i samhørigheden og komprimeringen af disse.
Generelt er lamininer ansvarlige for at bestille det komplicerede netværk af proteiner, der udgør den ekstracellulære matrix eller kældermembranen i væv. Lamininer findes typisk forbundet med proteiner, såsom kollagen, proteoglycaner, entactiner og heparansulfater.
Lamininer og deres deltagelse i kældermembranen hos hvirveldyr (Kilde: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)
Denne komplicerede kældermembran, bestilt af lamininer, adskiller de epiteliske dele af vævene, det vil sige, hver ekstracellulær matrix adskiller endotelet fra mesotheliet, og den ekstracellulære matrix af mesotheliet adskiller dette lag fra epitelet.
Meget forskning har vist, at ekspressionen af muterede laminingener potentielt er dødbringende for en celle, da de også er ansvarlige for at regulere næsten alle de komplekse interaktioner, der forekommer i kældermembranen.
Der er en stor mangfoldighed af lamininfamilier i alle hvirveldyr. Disse varierer i sammensætning, form, funktion og oprindelse. I det samme individ i forskellige væv kan der findes forskellige lamininer, hver tilpasset til det miljø i det væv, der udtrykker det.
Egenskaber ved lamininer
Laminin-monomerer eller enheder består af en heterotrimer af tre forskellige glycoproteinkæder. Disse proteiner indeholder mange forskellige domæner (multidomains) og er en væsentlig del af den tidlige embryonale udvikling af væv.
Den almindelige form for lamininer er en slags "kryds" eller "Y", selvom nogle er formet som en lang stang med fire grene. Denne lille variation tillader hver type laminin at regulere korrekt integration fra enhver position i vævet.
Lamininer har en høj molekylvægt, som kan variere afhængigt af typen af laminin, fra 140 til 1000 kDa.
Generelt har hver kældermembran en eller flere forskellige typer lamininer inde i, og nogle forskere foreslår, at lamininer bestemmer en stor del af den fysiologiske funktion af kældermembranerne i vævet, hvor de findes.
Hos hvirveldyr er der fundet mindst 15 forskellige typer lamininer, klassificeret i en familie, da de er dannet af de samme trimere, men med forskellige kombinationer. Hos hvirvelløse dyr mellem 1 og 2 forskellige trimere er fundet.
Nuværende undersøgelser antyder, at lamininerne hos alle hvirveldyr opstår gennem differentieringen af ortologe gener, det vil sige at alle gener, der koder for lamininer, har en fælles oprindelse fra hvirvelløse dyr.
Struktur
På trods af det store antal funktioner, som lamininer regulerer, har de en temmelig enkel struktur, der for det meste bevares blandt de forskellige kendte typer.
Hver laminin består af tre forskellige kæder sammenflettet med hinanden og danner en slags "sammenvævet fiber". Hver af de tre kæder identificeres som alfa (a), beta (β) og gamma (y).
Dannelsen af trimeren af hvert laminin afhænger af foreningen af den C-terminale region i hver af dens kæder. Inde i hvert molekyle er disse kæder parret gennem peptidbindinger og tre disulfidbroer, der giver strukturen stor mekanisk styrke.
Skematisk diagram over strukturen af et laminin (Kilde: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)
Observationer foretaget ved elektronmikroskopi af de typiske laminin-monomerer har detaljeret, at strukturen er et slags asymmetrisk kryds, der har en lang arm på cirka 77 nm (nanometer), der er kendetegnet ved en fremtrædende kugleform i en af dens ender.
Derudover observeres tre korte arme, to ved ca. 34 nm og en ved ca. 48 nm. Hver arm ender i en kugleende ende, der ligner hovedkæden, men mindre i størrelse.
Forskellen mellem de forskellige typer lamininer skyldes hovedsageligt forskellene i a-kæderne, der kan foldes på mindst tre forskellige måder; skønt der i øjeblikket er identificeret variationer for alle kæder:
- 5 forskellige variationer eller kæder af laminin α
- 3 variationer af β-kæder
- 3 variationer for y-kæder
Funktioner
Den vigtigste og mest studerede funktion af lamininer er interaktionen med receptorer, der forankrer sig på cellemembranerne ved siden af kældermembranerne, hvor de findes.
Denne vekselvirkning får disse proteiner til at være involveret i reguleringen af flere cellulære aktiviteter og signalveje. Det skal nævnes, at deres funktioner afhænger af deres interaktion med specifikke receptorer på celleoverfladen (mange af membranreceptorerne klassificeres i øjeblikket efter deres evne til at binde til lamininer).
Integriner er receptorer, der interagerer med lamininer, og "ikke-integriner" -receptorer er dem, der ikke har evnen til at binde til disse proteiner. De fleste af "ikke-integrin" -receptorer er proteoglycaner, nogle dystroglycaner eller syndecan.
Modningen af vævene i kroppens organer sker med en erstatning af tidlige lamininer, som oprindeligt blev lagt i kældermembranen i vævene, der udgør de unge organer.
Blandt lamininerne er den type, der er undersøgt mest, laminin-1, som er direkte knyttet til væksten af aksoner i praktisk talt enhver type neuron under in vitro-betingelser, da disse regulerer bevægelsen af "vækstkeglen" i overfladen af neuroner.
Nomenklatur og typer
Biokemikere betragter lamininfamilien som en meget stor proteinfamilie, hvoraf få af dens medlemmer stadig er kendt. Imidlertid vil moderne værktøjer give mulighed for at skimte nye typer lamininer på kort tid.
Sådanne proteiner identificeres hver med et tal, startende med 1, der afslutter nummereringen ved 15 (laminin-1, laminin-2… laminin-15).
En anden type nomenklatur bruges også, som angiver den type kæde, som hver laminin har. For eksempel er laminin-11 sammensat af en alfa (a) -5-kæde, en beta (β) -2-kæde og en gamma (y) -1-kæde, så den kan benævnes laminin-521.
Derudover klassificeres hvert laminin efter den funktion, det er forbundet med, og også efter det specifikke væv i kroppen, som det deltager i. Nogle eksempler på lamininer er:
- Lamina-1: involveret i epiteludvikling
- Laminin-2: involveret i den myogene udvikling af alle væv, det perifere nervesystem og matrixen af glomeruli.
- Lamina-3: deltager i myo-sen-kryds
- Lamina-4: fungerer i de neuromuskulære forbindelser og i den mesangiale matrix af glomeruli
- Laminin-5, 6 og 7: de virker fortrinsvis på epidermalt væv.
Referencer
- Miner, JH, & Yurchenco, PD (2004). Laminin fungerer i vævsmorfogenese. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 20, 255-284.
- Rasmussen, DGK, & Karsdal, MA (2016). Lamininer. In Biochemistry of Collagener, Laminins and Elastin (s. 163-196). Academic Press.
- Sasaki, T., Fässler, R., & Hohenester, E. (2004). Laminin: kernen i kældermembranenheden. Journal of cell biology, 164 (7), 959-963.
- Timpl, R., Engel, J., & Martin, GR (1983). Laminin - et multifunktionelt protein fra kældermembraner. Trends in Biochemical Sciences, 8 (6), 207-209.
- Timpl, R., Rohde, H., Robey, PG, Rennard, SI, Foidart, JM, & Martin, GR (1979). Laminin - et glycoprotein fra kældermembraner. Journal of Biologisk Kemi, 254 (19), 9933-9937.
- Tryggvason, K. (1993). Laminin-familien. Aktuel udtalelse inden for cellebiologi, 5 (5), 877-882.