Том 3 (1129748), страница 15
Текст из файла (страница 15)
главу 11). Аппарат синаптическойпередачи сигнала не мог бы существовать без молекул клеточной адгезии, прочносоединяющих пре- и постсинаптическую мембраны и помогающих удерживать вседетали механизма передачи сигнала в их правильном положении. Так, кадгерины,как правило, сконцентрированы точечно на периферии синапса, а также непосредственно в области взаимодействия мембран; то же касается белков суперсемействаиммуноглобулинов и других молекул адгезии. В действительности в клетках нервнойсистемы позвоночных вырабатывается около 20 различных классических кадгеринов, причем в разных субпопуляциях нейронов они представлены в различных1764Часть 5.
Клетки в контексте их совокупностикомбинациях, и весьма вероятно, что селективное связывание этих молекул такжеиграет роль в определении правильности партнера, с которым образован синапс.Но как молекулы адгезии связаны с другими компонентами синапса и как ониудерживают эти компоненты на своем месте? Считают, что здесь центральная рольпринадлежит белкам скэффолда. Эти внутриклеточные молекулы состоят из сериибелок-связывающих доменов, включающей, как правило, несколько PDZ-доменов —сегментов длиной около 70 аминокислотных остатков, которые могут распознаватьи связывать C-концевые внутриклеточные хвосты определенных трансмембранныхмолекул (рис.
19.21). Один домен белка скэффолда может, например, связыватьсяс белком межклеточной адгезии, другой сцепляется с ионным каналом-рецептором,а третий присоединяется к белку, который регулирует экзоцитоз и эндоцитоз либообеспечивает связь с цитоскелетом. Более того, одна молекула белка скэффолдаможет связываться с другой. Таким образом, клетка может соткать целый «ковер»из белков, причем все компоненты, необходимые для синапса, будут вплетены в еготкань (рис. 19.22). Несколько сот различных типов белков участвует в образованиитакой сложной структуры. Мутации в синаптических белках скэффолда изменяютразмер и структуру синапса и могут иметь ощутимые последствия для функционирования нервной системы.
Помимо прочего, такие мутации могут отрицательносказываться на молекулярных механизмах, лежащих в основе обучения и памяти,которые зависят от способности электрической активности мозга оставлять долгийслед в виде изменения архитектуры синаптических контактов.Белки скэффолда, вместе с их многими потенциальными партнерами, принимают участие в образовании других структур и имеют иные функции, не связанныеРис. 19.21. Белок скэффолда.
Представлена доменная структура белка млекопитающих Dlg4, гомологабелка Discs-large у дрозофилы, а также некоторых его лигандов. Dlg4 накапливается в синапсе, сразуза постсинаптической мембраной; поэтому он также известен как белок постсинаптического уплотненияPSD95 (postsynaptic density protein 95).
С помощью своих многочисленных белок-связывающих доменовэта молекула соединяет различные составляющие синапса. Молекулы Dlg4 могут также связываться другс другом и другими молекулами скэффолда, создавая обширную сеть, объединяющую все компонентысинапса. Кроме того, белкам скэффолда отведена важная роль и в других межклеточных контактах.19.1. Кадгерины и межклеточные адгезионные контакты 1765с синапсами и синаптической передачей.
В качестве примера можно привести белок Discs large (Dlg) дрозофилы (см. рис. 19.21). Dlg необходим для построениянормальных синапсов; однако, как мы увидим, наряду с другими родственнымибелками скэффолда, он играет существенную роль практически во всех процессахРис. 19.22. Строение синапса. а) Электронная микрофотография и б) зарисовка поперечного среза черездва нервных окончания, образующих синапс с дендритом в мозге млекопитающего.
Обратите внимание,что синаптические пузырьки и электронно-плотный материал ассоциированы соответственно с пре- и постсинаптической мембранами. в) Схема, иллюстрирующая расположение некоторых компонентов такогосоединения. Молекулы клеточной адгезии, в том числе кадгерины, нейролигины и нейрексины, смыкаютдруг с другом пре- и постсинаптическую мембраны. Белки скэффолда формируют подложку (которойсоответствует электронно-плотный материал на рисунке (а)), связывающую внутриклеточные доменымолекул адгезии с компонентами синаптического механизма передачи сигнала, такими как ионные каналыи рецепторы нейротрансмиттеров. Подробная структура этого большого и сложного комплекса, состоящегоиз множества белков, окончательно не разрешена.
Кроме того, здесь находятся сайты связывания длясотен дополнительных компонентов, включая молекулы цитоскелета, а также различные регуляторныекиназы и фосфатазы (не показано). (Микрофотография любезно предоставлена Cedric Raine.)1766Часть 5. Клетки в контексте их совокупностиорганизации эпителия. Помимо прочего, он формирует запирающие соединениямежду клетками, управляет полярностью клеток и даже отчасти контролирует ихпролиферацию. Во всех этих процессах участвуют одни и те же механизмы каку плодовых мушек, так и у позвоночных.ЗаключениеВ эпителии, так же как в некоторых других тканях, клетки напрямуюсвязаны друг с другом посредством прочных межклеточных контактов, в которых принимают участие трансмембранные белки, связанные внутри клеткис цитоскелетом.
В адгезионных соединениях они связаны с актиновыми филаментами; в десмосомах — с промежуточными филаментами. В обоих этих случаях,а также во многих не столь распространенных типах межклеточных контактов, трансмембранные белки адгезии принадлежат суперсемейству кадгеринов.Как правило, кадгерины связываются друг с другом гомофильно: голова одноймолекулы связывается с головой такой же или сходной молекулы кадгерина,находящейся на поверхности другой клетки. Такая селективность позволяетклеткам в смешанной популяции объединяться в группы в соответствии с тем,какой кадгерин они вырабатывают.
Это помогает управлять перемещениямиклеток в процессе онтогенеза, поскольку клетки на разных стадиях развитиямогут вырабатывать различные кадгерины. Изменение экспрессии кадгериновможет заставлять клетки переходить из сцепленного эпителиального состоянияв разобщенное мезенхимальное, и наоборот, — это явление важно как в процессахиндивидуального развития, так при развитии раковых заболеваний.«Классические кадгерины» связаны с актиновым цитоскелетом с помощью внутриклеточных белков, называемых катенинами.
Последние образуютзаякоривающий комплекс на внутриклеточном хвосте молекулы кадгеринаи участвуют не только в физическом прикреплении, но также и в генерациивнутриклеточных сигналов. И наоборот, внутриклеточные сигналы могутрегулировать формирование контактов с участием кадгеринов. β-катенин,к примеру, является также компонентом сигнального Wnt-пути.Кроме кадгеринов, по крайней мере три других класса трансмембранныхмолекул также являются важными элементами межклеточной адгезии: этопредставители суперсемейств селектинов и иммуноглобулинов (Ig), а такжеинтегрины. Селектины вырабатываются лейкоцитами, тромбоцитами и эндотелиальными клетками, они гетерофильно связываются с углеводными группамина поверхностях клеток. Они помогают захватывать в местах воспаленияциркулирующие в кровотоке лейкоциты.
Белки-представители суперсемейства иммуноглобулинов также играют свою роль в этом процессе, так же каки в других случаях формирования контактов; некоторые из них связываютсягомофильно, некоторые — гетерофильно. Интегрины, по большей части служащие для прикрепления клеток к внеклеточному матриксу, могут такжеучаствовать в образовании межклеточных контактов, связываясь с белкамииммуноглобулинового суперсемейства.Множество различных представителей Ig-суперсемейства, а также кадгериныи другие белки клеточной адгезии управляют формированием нервных соединенийи удерживают рядом мембраны нейронов в синапсе. В этих сложных структурах,так же как в межклеточных контактах иных типов, внутриклеточные белкискэффолда, содержащие многократно повторенные белок-связывающие PDZ-домены,19.2. Плотные контакты и организация эпителия 1767играют важную роль в удержании многих молекул, участвующих в передаче сигналаи отвечающих за межклеточные соединения, в их правильном положении.19.2. Плотные контакты и организация эпителияЭпителиальный пласт, в котором клетки соединены бок о бок и покоятся на базальной мембране, может показаться высокоспециализированной структурой, однакоименно на нем держится устройство любого многоклеточного организма.
Действительно, более 60 % типов клеток в теле позвоночного являются эпителиальными. Так жекак клеточная мембрана окружает и изолирует внутренность эукариотической клетки,эпителий окружает и изолирует от внешней среды тело животного, выстилает все егоповерхности и полости и образует внутренние компартменты, в которых происходятспециализированные процессы. Не исключено, что эпителиальный пласт — одно изизобретений, с которых началась эволюция животных.
Впоследствии появилось огромное множество вариантов этой структуры (как мы увидим в главе 23), сохраняющих,однако, общий принцип организации, основанный на консервативных молекулярныхмеханизмах, присущих практически всем эпителиальным тканям.По существу, все эпителии с одной (базальной) стороны связаны с соседней тканью и свободны с другой стороны, апикальной. Базальная мембрана лежит на границес подстилающей тканью, опосредуя прикрепление к ней, в то время как апикальнаяповерхность эпителия, как правило, омывается внеклеточной жидкостью (иногда,правда, эта поверхность покрыта материалом, секретируемым апикальными частямиклеток). Таким образом, все эпителии структурно поляризованы. То же можно сказатьи про отдельные эпителиальные клетки: их базальная часть, прикрепленная снизук базальной мембране, отличается от апикальной части, доступной внешней среде.Соответственно, все эпителии имеют как минимум одну общую функцию: ониработают как селективные барьеры проницаемости, отделяющие жидкость, проникающую в ткань с базальной стороны, от жидкости иного химического состава,омывающей ткань с другой стороны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
