11738 (Межклеточные контакты)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. В.Г. БЕЛИНСКОГО

Естественно-географический факультет

Кафедра биохимии

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО БИОХИМИИ МЕМБРАН:

«МЕЖКЛЕТОЧНЫЕ КОНТАКТЫ»

Выполнила студентка IV курса группы БХ-41

Гребенникова Ирина

Научный руководитель Соловьев В.Б.

ПЕНЗА, 2009г.

Содержание:

Введение

1.Классификация межклеточных контактов

2. Замыкающие межклеточные контакты

2.1.Рыхлые или простые контакты

2.2.Плотный замыкающий контакт

2.3.Замыкающие межклеточные контакты

3.Адгезионные или сложные межклеточные контакты

3.1.Точечные межклеточные контакты

3.2.Адгезионные пояски

3.3.Адгезионные соединения между клеткой и матриксом

3.4.Десмосомы

4.Гемидесмосома

5.Заболевание аутоиммунное, поражающее десмосомы

6.Проводящие межклеточные контакты

6.1.Синапсы

6.2.Нексусы

7.Рецепторы

Вывод

Приложение 1

Список литературы

Введение

Межклеточные контакты возникают в местах соприкосновения клеток в тканях и служат для межклеточного транспорта веществ и передачи сигналов, а также для механического скрепления клеток друг с другом. Основные типы межклеточных контактов: а) рыхлые, или простые, контакты — между плазматическими мембранами соседних клеток имеется щель шириной 10—20 нм, заполненная гликокалликсом, специализированных структур на мембранах нет; б) межклеточные «замки» — мембраны соседних клеток разделены таким же расстоянием, но изгибаются, образуя на поверхности клеток впячивания; в) десмосомы; г) плотные контакты (встречаются в основном в эпителиальных клетках) — разделяются на зону замыкания и зону слипания (промежуточный контакт); в зоне замыкания две соседние мембраны сливаются своими наружными слоями, эта зона непроницаема для макромолекул и ионов, в зоне слипания мембраны разделены щелью в 10—20 нм, заполненной плотным веществом, вероятно, белковой природы; д) щелевидные (высокопроницаемые) контакты, свойственные всем типам эпителиальной и соединительной тканей,— плазматической мембраны разделены промежутком в 2— 4 нм, пронизанным каналами, по которым низкомолекулярные вещества попадают из цитоплазмы одной клетки в другую, минуя межклеточную среду. В большинстве случаев межклеточные контакты разрушаются при удалении из среды ионов Са²⁺ . Особыми формами межклеточных контактов являются синапсы, а также плазмодесмы растит, клеток.

1. Классификация межклеточных контактов

1.Замыкающие межклеточные контакты.

а) простой или рыхлый контакт;

б) плотный замыкающий контакт.

2.Адгезионные межклеточные контакты.

а) точечные контакты;

б) адгезионные пояски;

в) адгезионные соединения между клеткой и внутриклеточным матриксом;

г) десмосомы.

3.Проводящие.

а) нексусы;

б) синапсы.

2. Замыкающие межклеточные контакты

2.1 Рыхлые или простые контакты

Простой контакт — соединение клеток за счет пальцевидных впячиваний и выпячиваний цитомембран соседних клеток. Специфических структур, формирующих контакт, нет.

Простые контакты занимают наиболее обширные участки соприкасающихся клеток. Расстояние между билипидными мембранами соседних клеток составляет 15-20 нм, а связь между клетками осуществляется за счет взаимодействия макромолекул соприкасающихся гликокаликсов.

Посредством простых контактов осуществляется слабая механическая связь - адгезия, не препятствующая транспорту веществ в межклеточных пространствах. Разновидностью простого контакта является контакт "типа замка", когда плазмолеммы соседних клеток вместе с участком цитоплазмы как бы впячивается друг в друга (интердигитация), чем достигается большая поверхность соприкосновения и более прочная механическая связь.

2.2 Плотный замыкающий контакт

Плотный замыкающий контакт — соприкасаются билипидные слои мембран соседних клеток. В области зоны плотных контактов между клетками не проходят практически никакие вещества.

Постоянные клеточные контакты скрепляют клетки в эпителиальном клеточном слое таким образом, что предотвращается перетекание даже малых молекул с одной стороны слоя на другую. Латеральная подвижность многих мембранных белков ограничена. Ограничение подвижности достигается с помощью барьеров, образованных при участии плотных контактов.

Клоны эпителиальных тканей (эпителии) функционируют в качестве избирательно-проницаемых барьеров, разделяющих жидкости с разным химическим составом по обе стороны слоя. В выполнении этой функции плотные контакты играют две роли.

Осуществляемый эпителиальными клетками трансклеточный транспорт (например, питательных веществ полости тонкого кишечника во внутриклеточную жидкость по другую сторону слоя) зависит от двух групп мембранных белков-переносчиков: одна находится на апикальной (обращенной в полость) поверхности клетки и активно транспортирует отдельные молекулы в клетку; другая находится на базолатеральной поверхности клетки и позволяет тем же молекулам покидать клетку путем облегченной диффузии . Для поддержания этого направленного транспорта не должно происходить перемещения апикальных белков-переносчиков на базолатеральную поверхность и наоборот.

Кроме того, промежутки между эпителиальными клетками должны быть скреплены таким образом, чтобы транспортированные молекулы не могли бы продиффундировать назад в полость через межклеточные промежутки.

Плотные контакты и выполняют эти две функции: барьеров для диффузии мембранных белков между апикальной и базолатеральной поверхностями и скрепления соседних клеток вместе так, что водорастворимые молекулы не могут перетечь на другую сторону слоя. При этом плотные контакты непроницаемы для макромолекул, а их проницаемость для малых молекул сильно варьирует в разных эпителиях. Эпителиальнные клетки могут временно модифицировать плотные контакты с тем, чтобы допустить увеличенный ток жидкости через бреши в контактных барьерах. Такой параклеточный транспорт особенно важен при абсорбции аминокислот и моносахаридов из полости тонкого кишечника.

Важнейшим элементом в структуре избирательно проницаемых барьеров эпителиальных и эндотелиальных являются плотные контакты. Избирательная проницаемость варьирует от ткани к ткани, пропуская или целые клетки и макромолекулы, или только протоны и ионы. Плотный контакт выглядит как пояс из переплетающихся скрепляющих нитей, который полностью окружает апикальный конец каждой клетки эпителиального слоя. Полагают, что скрепляющие нити состоят из длинных рядов специфических трансмембранных белков в каждой из двух взаимодействующих плазматических мембран, и которые (белки) соединяются напрямую друг с другом, что приводит к закупориванию межклеточного пространства. Интегральным мембранным белком плотного соединения оказался окклудин (взаимодействует с двумя цитоплазматическими белками, ZO-1 и ZO-2 ( zonula occludence 1, 2 ). Их функция окончательно не ясна. Возможно, их роль заключается в локализации оккулдина в сайтах между апикальной и базолатеральной поверхностями клетки. Некоторые ассоциированные с цитоскелетом белки были также обнаружены в участках плотных контактов. Среди них зингулин, антиген и актин (по данным электронной микроскопии, актиновые филаменты состоят из двух цепей глобулярных молекул, диаметром 4 нм и образующих двойную спираль, на каждый виток которой приходится 13,5 молекулы). Эти цепи составляют основу тонких филаментов скелетных мышц, которые кроме актина содержат также несколько других белков; глобулярный актин имеет молекулярную массу около 42 кД. Он содержит одну полипептидную цепь, состоящую из 375 или 374 аминокислотных остатков; различия в аминокислотной последовательности у разных актинов, как в пределах одного вида, так и межвидовые, крайне незначительны. Они составляют не более 25 аминокислотных замен; в настоящее время у позвоночных животных различают 6 изоформ актина, в зависимости от изоэлектрической точки они делятся на 3 класса - альфа, бета и гамма; бета- и гамма-актины характерны для немышечных клеток , а альфа-актины - для мышечных). Ras играет определенную роль в регулировании функционирования плотных соединений. Таким образом, в клетках имеются, по-видимому, сходные механизмы построения и регуляции адгезионных структур, и эти механизмы тесно взаимосвязаны с изменениями в цитоскелете. Однако, каким образом перестройки цитоскелета влияют на процессы межклеточной адгезии, пока окончательно не ясно. Механизмы адгезии и межклеточной сигнализации тесно сопряжены с давно известным феноменом контактного торможения , природа которого до сих пор до конца не выяснена.

2.3 Замыкающие межклеточные контакты

Простое межклеточное соединение — сближение плазмолемм соседних клеток на расстояние 15—20 нм. При этом происходит взаимодействие слоев гликокаликса соседних клеток. Гликопротеиды соседних клеток при образовании простого контакта «узнают» клетки одного типа. Наличие этих белков-рецепторов (кадгерины, интегрины и др.) характерно для определенных тканей. Они реагируют только с соответствующими им клетками. Например, кадгерины участвуют в образовании контактов только между эпителиальными клетками, обеспечивая их соединение практически по всей поверхности контактирующих клеток.

Интегрины - представляют собой поверхностные гетеродимерные белки, которые обеспечивают адгезию клеток к компонентам внеклеточного матрикса и иногда к другим клеткам. Многие интегрины проявляют сродство к гликопротеидам и базальной мембраны, и внеклеточного матрикса. Утрата некоторых интегринов (при раке молочной железы, раке предстательной железы, раке толстой кишки) или их избыток (при меланоме, плоскоклеточном раке полости рта, носоглотки, гортани) сопряжены с высокой степенью злокачественности опухоли. Связывание интегринов с лигандами и сближение клеток необходимы для перестройки базальной мембраны, идущей при ангиогенезе . Взаимодействие интегринов с белками внеклеточного матрикса в некоторых случаях препятствует апоптозу . Так, клетки меланомы избегают апоптоза в дерме за счет связывания альфа(ню)-бета3-интегрина с коллагеном. Нейтрализация этого интегрина антителами, напротив, способствует апоптозу. Таким образом, информация, которую интегрины передают от внеклеточного матрикса внутрь клетки, в одних случаях стимулирует адгезию и миграцию опухолевых клеток, в других - приводит к их гибели. Иными словами, интегрины играют роль своеобразного "переключателя", определяющего дальнейшую судьбу опухолевой клетки.

Интегрины - семейство родственных белков с молекулярной массой 100-160 кД, способных узнавать в матриксных белках пептид RGD(аминокислотная последовательность ARG-GLY-ASP, узнаваемая в белках интегринами, встречается в белках клеточных мембран, внеклеточного матрикса и т.д.).

Это большое семейство трансмембранных линкерных белков, являющихся расположенными на клеточной поверхности рецепторами большинства белков внеклеточного матрикса, включая коллаген, фибронектин, витронектин, ламинин . Одновременное множественное, но слабое связывание интегринов со своими лигандами позволяет клеткам исследовать свое окружение, сохраняя способность двигаться, что было бы невозможно при слишком прочных взаимодействиях. Интегрины работают как рецепторы клеток и ЕСМ белков. Клеточное соединение с помощью интегринов быстрое - в течение минут.

Интегрины - это молекулы межклеточной адгезии, которые присутствуют на поверхности различных клеток, в том числе и лейкоцитов. Они участвуют в адгезии лейкоцитов к внеклеточному матриксу и к эндотелию. Все белки, входящие в это крупное семейство, состоят из двух нековалентно связанных полипептидых цепей (альфа и бета). Обе цепи пронизывают клеточную мембрану. Альфа цепь содержит 3 или 4 тандемных повтора мотива связывающего двухвалентные ионы и нуждаются в Mg и Ca для функционирования. Альфа цепи при связывании с бета цепью дают функциональный рецептор. Бета цепь имеет функциональное значение и интегрины классифицируются по ним. Так интегрины с бета 1 или бета 3 цепью преимущественно вовлечены во взаимодействие клетки - ЕСМ. Интегрины с бета 2 цепью преимущественно вовлечены во взаимодействие лейкоцитов между собой. Семейство интегринов делят на три основных подсемейства по типу бета-цепи (бета1, бета2 и бета3). Тип альфа-цепи не так важен для функциональной активности.

Клеточно-матриксные контакты, образованные с помощью интегринов хорошо изучены в гладкомышечных клетках и в местах прикрепления культивируемых фибробластов к внеклеточному матриксу.

Кадгедрин. На наружной поверхности плазматической мембраны гладкомышечных клеток (ГМК), выделенных из кровеносных сосудов человека, выявлен белок, который осуществляет Са-зависимое гомофильное межклеточное взаимодействие. Этот белок очищен до гомогенного состояния, подвергнут ограниченному протеолизу, определена первичная структура полученных пептидов. Установлено, что он является рецептором межклеточного взаимодействия Т-кадгерином, относящимся к семейству фосфатидилинозитолгликан-заякоренных белков. Обнаружено, что в ГМК Т-кадгерин локализован в кавеолах вместе с Src-киназой и α-субъединицами G-белков. Показано, что Т-кадгерин способен связывать липопротеиды низкой плотности, а антитела к Т-кадгерину подавляют это связывание. При связывании липопротеидов ослабляется взаимодействие ГМК, стимулируется их пролиферация и синтез белка. Обнаружена стимуляция липопротеидами фосфоинозитидного обмена и выхода Са²⁺ из саркоплазматического ретикулума в цитоплазму. Все эти регуляторные эффекты липопротеидов подавляются коклюшным токсином, который АДФ-рибозилирует в ГМК β-субъединицы G_i2- и G_i3-белков. Экспрессия Т-кадгерина в ГМК снижается при повышении плотности клеток в культуре. Приведенные данные свидетельствуют в пользу того, что нами обнаружен и выделен новый рецептор гомофильного межклеточного взаимодействия, который также способен связывать липопротеиды низкой плотности. При взаимодействии с этим рецептором липопротеиды запускают зависимую от G-белка внутриклеточную сигнализацию. В результате этого связывания частично устраняется также контактное торможение деления клеток, что приводит к активации их деления и подавлению экспрессии Т-кадгерина.