Том 3 (1129748), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Некоторые молекулы,участвующие в этом, идентифицированы. Например, аксоны моторных нейроновнакапливают агрин в соединительной базальной мембране, где он регулируетаккумуляцию ацетилхолиновых рецепторов и других белков в плазматическоймембране мышечной клетки в области соединения. Мышечные клетки, наоборот,19.4. Базальная мембрана 1793Рис. 19.44. Эксперименты по регенерации, демонстрирующие особенности устройства соединительнойбазальной мембраны в области нервно-мышечного контакта. При регенерации нерва (но не мышцы)после его повреждения (вверху) соединяющая базальная мембрана направляет восстанавливающеесянервное окончание к прежней точке синапса.
Если же, наоборот, регенерирует мышца, а не нерв (внизу), тобазальная мембрана заставляет новые ацетилхолиновые рецепторы скапливаться в прежней точке контакта. Мышца регенерирует из сателлитных клеток (см. главу 23), находящихся между базальной мембранойи поврежденной мышечной клеткой (не показаны). Эти эксперименты демонстрируют, что соединяющаябазальная мембрана контролирует локализацию компонентов синапса по обе ее стороны.накапливают в соединительной базальной мембране особые изоформы ламинина.Некоторые данные свидетельствуют о том, что эти молекулы ламинина напрямуюсвязываются с внеклеточными доменами потенциалозависимых кальциевых каналов в пресинаптической мембране нервной клетки, не давая им уйти из областисинапса.
Как агрин, так и синаптические изоформы ламинина играют важнуюроль при формировании нормального нервно-мышечного соединения. Нарушения,затрагивающие компоненты базальных мембран либо белки, обеспечивающие прикрепление к ней мышечных клеток в области синапса, лежат в основе многих форммышечной дистрофии, при которых мышцы сначала развиваются нормально, нов течение жизни дегенерируют.ЗаключениеБазальная мембрана представляет собой тонкий прочный слой внеклеточного матрикса, который тесно прилегает к эпителию у всех многоклеточныхживотных. Он также окружает некоторые клетки других типов, напримермышечные. Все базальные мембраны образованы сетью молекул ламинина,1794Часть 5. Клетки в контексте их совокупностисоединенных своими отростками, и удерживаются в непосредственной близости от базальных поверхностей эпителиальных клеток с помощью интегринови других рецепторов в базальной части плазматической мембраны.
Молекулыколлагена IV типа также участвуют в образовании этой структуры, объединяясь в плоскую ячеистую сеть, являющуюся важнейшим компонентом всехзрелых базальных мембран. Коллагеновые и ламининовые сети в сформировавшейся базальной мембране связаны посредством белка нидогена и большогогепарансульфат-содержащего протеогликана перлекана.Базальные мембраны служат эпителию механической опорой; они формируют границу между эпителием и соединительной тканью и способствуютих сцеплению друг с другом; они выступают в роли фильтров в почках; онидействуют как барьеры, удерживающие клетки на своем месте; они влияютна полярность клеток и их дифференцировку; они направляют миграцию клеток;молекулы, входящие в их состав, участвуют в образовании таких сложныхструктур, как нервно-мышечные синапсы.
При повреждении или уничтоженииклеток базальная мембрана часто остается интактной и участвует в процессах регенерации.19.5. Интегрины и прикрепление клеток к матриксуКлетки создают внеклеточный матрикс, упорядочивают его и разрушают.Матрикс же, в свою очередь, оказывает огромное влияние на клетки. Это влияниепередается в основном через трансмембранные белки клеточной адгезии, действующие как рецепторы матрикса. Эти рецепторы связывают матрикс, находящийсявне клетки, с внутренним цитоскелетом клетки, однако их роль не сводится к простому механическому прикреплению. Через них компоненты матрикса могут влиять практически на любой аспект поведения клетки. Рецепторы матрикса имеютпринципиальное значение в эпителиальных клетках, участвуя во взаимодействияхс базальной мембраной; не меньшую роль они играют во взаимодействии клетоксоединительной ткани с окружающим их матриксом.В качестве рецепторов или корецепторов могут выступать несколько типовмолекул, включая трансмембранные протеогликаны.
Однако основными рецепторами, связывающими в клетках животных бóльшую часть белков матрикса, являютсяинтегрины. Подобно кадгеринам и ключевым компонентам базальной мембраны,интегрины входят в универсальный набор характеристик, свойственных всеммногоклеточным животным. Представители этого обширного семейства гомологичных трансмембранных молекул адгезии могут передавать сигнал через мембранув обоих направлениях.
Связывание компонента матрикса с интегрином можетвосприниматься как сообщение извне, а в других обстоятельствах изнутри клеткиможет поступить сигнал, контролирующий связывание интегрина с матриксом (или,в некоторых случаях, с молекулой на поверхности другой клетки, как мы виделив случае связывания лейкоцитов с эндотелиоцитами). Напряжение на интегринахпозволяет им прочнее захватывать внутриклеточные и внеклеточные структуры,а уменьшение напряжения ослабляет связь, из-за чего сигнальные комплексы пообе стороны мембраны распадаются.
Таким образом, интегрины могут не толькослужить передатчиками механических и молекулярных сигналов, но также превращать один сигнал в другой. Благодаря исследованиям структуры интегриновмы начинаем понимать механизм их функционирования.19.5. Интегрины и прикрепление клеток к матриксу 179519.5.1. Интегрины — трансмембранные гетеродимеры, связанныес цитоскелетомНа сегодняшний день известно много разновидностей интегринов (у человекаих 24), однако все они имеют единый план строения. Молекула интегрина состоитиз нековалентно связанных гликопротеиновых субъединиц, обозначаемых α и β.Обе субъединицы являются трансмембранными и имеют короткий внутриклеточный C-концевой домен и длинный внеклеточный N-концевой домен.
Внеклеточнаячасть интегринового димера связывается со специфическими аминокислотнымипоследовательностями белков матрикса, например ламинина или фибронектина,либо, в некоторых случаях, с молекулами на поверхности других клеток. Внутриклеточные домены связаны с цитоскелетом с помощью нескольких белков,образующих комплекс.Все 24 формы интегринов человека, кроме одной, соединены с актиновымифиламентами с помощью талина и нескольких других внутриклеточных якорныхбелков (рис. 19.45). По-видимому, ключевым компонентом прикрепительного комплекса является талин. Подобно связанным с актином межклеточным контактам,которые образуют кадгерины, связанные с актином контакты клеток с матриксом,формируемые интегринами, могут быть небольшими, слабыми и временными,а могут, напротив, быть обширными, хорошо выраженными и прочными. Примерами последних могут служить фокальные контакты, которые формируютсяв том случае, когда у фибробластов есть достаточно много времени, чтобы прочноприкрепиться к твердой поверхности чашки Петри; кроме того, сюда относятсясоединения между клетками мышцы и ее сухожилием.В эпителии большая часть выраженных контактов клетки с матриксом представляет собой полудесмосому, в составе которой особый тип интегрина (α6β4)связывает клетки с ламинином базальной мембраны.
В этом уникальном случаеинтегрин внутриклеточно связан с кератиновыми филаментами через якорные белкиплектин и дистонин (рис. 19.46).Рис. 19.45. Структура активной молекулы интегрина, связывающейвнеклеточный матрикс с актиновымцитоскелетом. «Голова» молекулыинтегрина связывается непосредственно с внеклеточным белком(например, фибронектином), а внутриклеточный домен — с талином,связанным, в свою очередь, с актиноммикрофиламентов. Связь усиливается дополнительными белками, в томчисле α-актинином, филаминоми винкулином.1796Часть 5. Клетки в контексте их совокупностиРис.
19.46. Полудесмосомы. а) «Точечная спайка» эпителиальных клеток с базальной мембраной черезполудесмосомы. Внеклеточный ламинин соединяется с кератиновыми филаментами клетки. б) Молекулярные составляющие полудесмосомы. Интегрин особого типа (α6β4), пронизывающий мембрану,связан с кератиновыми филаментами клетки (через якорные белки плектин и дистонин) и с ламининомвнеклеточного матрикса.
Кроме того, в состав этого комплекса входит необычный коллаген XVII типа.Последний состоит из трансмебранного домена и внеклеточной части, обладающей характернымисвойствами коллагена. Дефекты, затрагивающие любой из этих компонентов, приводят к образованиюволдырей на коже.19.5.2. Интегрины могут переходить из активного в неактивноесостояние, и наоборотКлетка, протискивающаяся сквозь ткань, например фибробласт или макрофаг,либо эпителиальная клетка, мигрирующая вдоль базальной мембраны, должна уметьустанавливать и разрывать контакты с матриксом, причем делать это быстро, чтобыперемещаться с достаточной скоростью. Аналогично, циркулирующие с током кровилейкоциты должны управлять своими контактами с эндотелиальными клетками,чтобы в определенных обстоятельствах суметь протиснуться между клетками и выйтииз кровеносного сосуда в точке воспаления.
Более того, если необходимо оказатьмеханическое воздействие, то создание и разрыв внеклеточных контактов во всехэтих случаях должны быть сопряжены с быстрой сборкой и разборкой комплексов,соединяющих эти контакты с цитоскелетом. Трансмембранные молекулы интегрина,участвующие в установлении контактов, не могут быть просто пассивными жесткимиобъектами с двумя липкими концами. Они должны уметь переходить из активногосостояния, в котором они беспрепятственно устанавливают контакт, в неактивное,в котором они не имеют такой возможности, и наоборот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
