Den basalmembranen er et ekstracellulært struktur, linjer væv af næsten alle flercellede organismer. Det består hovedsageligt af kollagene og ikke-kollagene glycoproteiner.
Denne struktur er ansvarlig for at adskille epitel i et stromvæv fra et andet. Det findes almindeligvis i det basolaterale område af epitelvævet, i endotelet, i det perifere område af aksonerne, i fedtceller og også i muskelceller.
Billede, der illustrerer kældermembranen på dækket af munden
(Kilde: Wiki-minor via Wikimedia
Commons)
Kældermembranen består af store uopløselige molekyler, der går sammen for at danne en arklignende ultrastruktur gennem en proces, der kaldes "selvsamling". Denne proces drives af forankring af forskellige receptorer på celleoverfladen.
De fleste af kroppens celler er i stand til at fremstille det nødvendige materiale til strukturering af kældermembranen afhængigt af det væv, de tilhører.
Sygdomme som Alport-syndrom og Knobloch-syndrom er forbundet med mutationer i generne, der koder for kollagenkæderne i kældermembranen, så undersøgelsen af deres struktur og egenskaber er blevet populær gennem årene.
Kompleksiteten af kældermembranen kan ikke forstås ved anvendelse af elektronmikroskopi, da denne teknik ikke tillader skelnen mellem de forskellige kældermembraner. Til sin undersøgelse er det imidlertid nødvendigt med mere præcise karakteriseringsteknikker, som fx scanningsmikroskopi.
egenskaber
Kældermembranen er en tæt, amorf struktur, der ligner et blad. Den er 50 til 100 nm tyk, som bestemt ved transmissionselektronmikroskopi. Undersøgelsen af dens struktur bestemmer, at den har egenskaber, der ligner den cellulære matrix, men adskiller sig med hensyn til dens densitet og cellulære foreninger.
Afhængigt af organet og vævet observeres der forskelle i sammensætningen og strukturen af kældermembranen, og det menes derfor, at der er et specifikt mikromiljø afgrænset af det i hvert væv.
Specificiteten af hver kældermembran kan skyldes molekylær sammensætning, og biokemisk og molekylær variation antages at give en unik identitet til hvert enkelt væv.
Epiteliale, endoteliale celler og mange mesenchymale celler producerer kældermembraner. Meget af plasticiteten af disse celler tildeles af denne struktur. Derudover ser det ud til at understøtte cellerne, der deltager i slimhinden i organerne.
Struktur
En af de mest interessante egenskaber ved kældermembranen er dens evne til selv at samle sig fra de komponenter, der udgør den, og etablere en struktur, der ligner et ark.
Forskellige typer kollagen, lamininproteiner, proteoglycaner, calciumbindende proteiner og andre strukturelle proteiner er de mest almindelige komponenter i kældermembraner. Perlecan og nidogen / entactin er andre bestanddele proteiner i kældermembranen.
Blandt de vigtigste arkitektoniske egenskaber ved kældermembranerne er tilstedeværelsen af to uafhængige netværk, det ene dannet af kollagen og det andet af nogle isoformer af laminin.
Kollagenetværket er stærkt tværbundet og er den komponent, der opretholder den mekaniske stabilitet i kældermembranen. Kollagenet i disse membraner er unikt for dem og er kendt som type IV kollagen.
Laminin-netværkene er ikke kovalent bundet, og i nogle membraner bliver de mere dynamiske end collagen IV-netværket.
Begge netværk er forbundet med nidogen / entactin-proteinerne, der er yderst fleksible og tillader, ud over de to netværk, at binde andre komponenter, såsom forankringerne af receptorproteinerne på celleoverfladen.
montage
Selvmontering stimuleres af koblingen mellem type IV kollagen og laminin. Disse proteiner indeholder i deres sekvens den information, der er nødvendig til primær binding, hvilket tillader dem at indlede intermolekylær selvsamling og danne en basal arklignende struktur.
Celleoverfladeproteiner såsom integriner (især β1-integriner) og dystroglycaner letter den indledende afsætning af lamininpolymerer gennem stedspecifikke interaktioner.
Kollagenpolymerer af type IV associeres med lamininpolymerer på celleoverfladen gennem nidogen / entactin-broen. Dette stillads tilvejebringer derefter specifikke interaktionssteder for andre bestanddele i kældermembranen til at interagere og generere en fuldt funktionel membran.
Forskellige typer nidogen / entactin-kryds er blevet identificeret i kældermembranen og alle fremmer dannelsen af netværk i strukturen.
Nidogen / entactin-proteinerne sammen med de to netværk kollagen IV og laminin stabiliserer nettene og giver stivhed til strukturen.
Funktioner
Kældermembranen er altid i kontakt med celler, og dens vigtigste funktioner har at gøre med at tilvejebringe strukturel understøttelse, opdeling af væv i rum og regulering af celleopførsel.
Kontinuerlige kældermembraner fungerer som selektive molekylære filtre mellem vævskammer, det vil sige, de opretholder streng kontrol af transit og bevægelse af celler og bioaktive molekyler i begge retninger.
På trods af det faktum, at kældermembraner fungerer som selektive porte for at forhindre den frie bevægelse af celler, ser det ud til, at der er specifikke mekanismer, der tillader inflammatoriske celler og metastatiske tumorceller at krydse og nedbryde den barriere, som kældermembranen repræsenterer.
I de senere år er der blevet forsket meget på kældermembranenes rolle som regulatorer i cellevækst og differentiering, da kældermembranen har receptorer med evnen til at binde til cytokiner og vækstfaktorer.
Disse samme receptorer på kældermembranen kan tjene som reservoirer til deres kontrollerede frigivelse under ombygning eller fysiologiske reparationsprocesser.
Kældermembraner er vigtige strukturelle og funktionelle komponenter i alle blodkar og kapillærer, og de spiller en afgørende rolle i bestemmelsen af kræftprogression, især hvad angår metastase eller cellemigration.
En anden af de funktioner, som denne struktur udfører, har at gøre med signaltransduktion.
Skelettemuskler er for eksempel omgivet af en kældermembran og har karakteristiske små plaster på neuromuskulære fastgørelsessteder; Disse programrettelser er ansvarlige for at sende signaler fra nervesystemet.
Referencer
- Breitkreutz, D., Mirancea, N., & Nischt, R. (2009). Kældermembraner i hud: unikke matrixstrukturer med forskellige funktioner? Histokemi og cellebiologi, 132 (1), 1-10.
- LeBleu, VS, MacDonald, B., & Kalluri, R. (2007). Struktur og funktion af kældermembraner. Eksperimentel biologi og medicin, 232 (9), 1121-1129.
- Martin, GR, & Timpl, R. (1987). Laminin og andre kældermembrankomponenter. Årlig gennemgang af cellebiologi, 3 (1), 57-85
- Raghu, K. (2003). Kældermembraner: Struktur, samling og rolle i tumorangiogenese. Nat Med, 3, 442-433.
- Timpl, R. (1996). Makromolekylær organisering af kældermembraner. Aktuel udtalelse inden for cellebiologi, 8 (5), 618-624.
- Yurchenco, PD, & Schittny, JC (1990). Molekylær arkitektur af kældermembraner. FASEB-tidsskriftet, 4 (6), 1577-1590.